Молекулярный инструментарий для "выключения" генов

Команде Йоханнеса Цубера из Исследовательского института молекулярной патологии (IMP) в Вене, Австрия, удалось преодолеть ключевые ограничения метода РНК-интерференции (RNAi). Используя оптимизированный дизайн, учёные смогли подавлять гены с гораздо большей эффективностью и точностью. Новый метод облегчает поиск мишеней для лекарств и улучшает интерпретацию экспериментальных результатов. IMP предоставит этот "инструментарий RNAi" исследователям. Результаты исследования опубликованы в текущем номере Cell Reports.

РНК-интерференция (RNAi) — естественный регуляторный механизм в клетках. Короткие фрагменты РНК (так называемые "шпильки") вмешиваются в транскрибированную генетическую информацию, чтобы "замолчать" гены. RNAi была открыта у растений в 1990 году, а в 2001 году обнаружена и у млекопитающих. С момента открытия она вдохновляла учёных на создание экспериментальных инструментов для подавления генов. Помимо применения в фундаментальных исследованиях, RNAi стала уникальным методом для идентификации и изучения терапевтических генов-мишеней. Однако, несмотря на огромный потенциал, существующие реагенты RNAi часто неэффективны или имеют неспецифические побочные эффекты.

Вдохновлённые природой

Йоханнес Цубер и его коллега Кристоф Феллман задумались об улучшении технологии RNAi ещё в 2010 году, когда оба работали в Лаборатории в Колд-Спринг-Харбор (CSHL) в США. "Мы взяли природу в качестве примера", — объясняет Цубер. Он продолжил проект в IMP, а Феллман — в биотехнологической компании Mirimus.

Особенно мощный и распространённый метод RNAi основан на встраивании синтетических последовательностей-шпилек в естественные "микро-РНК каркасы". Однако эффективность существующих реагентов, созданных таким образом, далека от идеальной.

Цубер и его команда проанализировали человеческий микро-РНК каркас, сосредоточившись на участках последовательностей, которые оставались неизменными в ходе эволюции — признак их важной функции. Учёные поняли, что некоторые из этих последовательностей были изменены в commonly используемом синтетическом каркасе RNAi. Исправив эти различия и систематически протестировав множество вариантов дизайна, команде Цубера удалось значительно повысить эффективность синтетического инструмента RNAi.

Апгрейд от "Жука" до "Ламборгини"

"Польза для науки огромна", — подчёркивает Цубер. Если текущие методы требуют тестирования до двадцати шпилек для сильного подавления заданного гена, то оптимизированные реагенты сокращают это число в среднем до четырёх. Кроме того, в исследованиях с высокопроизводительным скринингом будет легче выявлять положительные результаты и интерпретировать отрицательные.

"Мы переводим технологию с молекулярного "Жука" на уровень "Ламборгини", — проводит аналогию Цубер. "Апгрейд прост, и существующие реагенты можно адаптировать с минимальными усилиями". Цубер и его коллеги из IMP предоставляют научному сообществу новый метод и реагенты — "целый инструментарий для эффективной RNAi".

Улучшение для поиска новых лекарств

В будущем исследование Цубера позволит лучше использовать потенциал RNAi в исследованиях рака. Крупномасштабные "скрининги RNAi" представляют собой уникальную процедуру для поиска и тестирования наиболее перспективных генов-мишеней для новых лекарств. Оптимизированные реагенты RNAi особенно полезны для таких высокопроизводительных скринингов, так как позволяют одновременно тестировать больше генов с более высокой эффективностью и точностью. И, что наиболее важно, внедрение оптимизированных инструментов RNAi снизит риск упустить перспективные мишени для будущего терапевтического использования.