Российские ученые усовершенствовали метод лечения гепатита В с помощью «молекулярных ножниц» CRISPR/Cas9. Ранее считалось, что вылечить хронический гепатит В можно, убрав из клеток печени основную форму ДНК вируса. Авторы впервые показали, что этого недостаточно, и даже после удаления вирусной ДНК происходит рецидив инфекции. Предложенный ими метод позволяет полностью избавить инфицированные клетки от вируса, что может лечь в основу новых лекарств против гепатита В. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Molecular Therapy: Nucleic Acid.
Схема работы системы CRISPR/Cas9 без ингибитора синтеза ДНК (слева) и с его использованием (справа). Источник: Kostyushev et al. / Molecular Therapy
Вирус гепатита В — опасное инфекционное заболевание, от которого ежегодно умирает около миллиона человек. Оно поражает преимущественно печень и может повлечь за собой развитие цирроза и рака. Вирус передается от человека к человеку через кровь и другие биологические жидкости. При этом он очень устойчив: возбудитель сохраняется вне тела человека на различных поверхностях до нескольких недель и крайне контагиозен — всего одной вирусной частицы может быть достаточно для заражения непривитого человека. В России создана одна из самых эффективных в мире программ вакцинации населения против гепатита В. Тем не менее в России и мире вирусом гепатита В инфицировано более 316 миллионов человек.
Существующие на сегодняшний день методы лечения гепатита В не избавляют больных людей от вирусов, а лишь подавляют размножение возбудителя в организме. Терапия оказывается неэффективной потому, что в ядрах гепатоцитов — клеток печени — сохраняется кольцевая ДНК вируса, которую не способны «обнаружить» обычные препараты. Единственный известный способ разрушить ее — разрезать «молекулярными ножницами», или системой CRISPR/Cas9. Этот инструмент точно распознает определенные генетические последовательности, на которые его специально «нацелили» ученые, и разрезает их, тем самым не давая ДНК вирусов работать. Поэтому, если направить CRISPR/Cas9 исключительно на последовательности, которые есть в ДНК вируса, система будет абсолютно безопасна для человека.
Исследования показали, что после введения CRISPR/Cas9 в инфицированные гепатоциты вирусная ДНК из них исчезает, но через некоторое время вновь появляется. Оказалось, что вирус оставляет после себя в клетках целых два типа молекул ДНК. Первый — замкнутая кольцевая ДНК, которую эффективно разрезают «молекулярные ножницы». Второй — релаксированная, или разорванная по одной цепи, кольцевая ДНК, которая служит предшественницей для первого типа и имеет несколько отличную от нее укладку. На нее CRISPR/Cas9 не действует, поэтому, «переждав» действие препарата, молекула превращается в полноценную замкнутую ДНК, на основе которой собираются новые вирусные частицы.
Ученые из Первого Московского государственного медицинского университета имени И.М. Сеченова (Москва) с российскими коллегами усовершенствовали метод CRISPR/Cas9 для лечения гепатита В, что позволило уничтожить оба типа ДНК вируса в клетках и предотвратить рецидив заболевания.
С помощью молекулярных методов авторы создали систему CRISPR/Cas9, нацеленную на замкнутую кольцевую ДНК вируса, после чего протестировали ее работу в искусственных условиях — в культуре клеток человека. Эксперимент показал, что «молекулярные ножницы» уничтожают более 98% соответствующих молекул ДНК, при этом сам комплекс CRISPR/Cas9 уже через сутки также распадается. Это говорит о том, что, если применять его в организме человека, он после своей работы не оставит следов и не сможет повредить нецелевые участки в человеческой ДНК.
Однако исследование впервые показало, что, если в растворе присутствовала еще и релаксированная ДНК вируса, примерно через две недели на ее основе создавались полноценные молекулы замкнутой вирусной ДНК. Чтобы предотвратить это, ученые предложили совместно с CRISPR/Cas9 использовать специальный ингибитор синтеза ДНК — препарат, который уже много лет используется в лечении пациентов с хроническим гепатитом В.
Исследователи подтвердили эффективность такого подхода в опыте с культурой клеток печени, пораженных вирусом гепатита В. За день до введения CRISPR/Cas9 их обработали ингибитором, а затем повторяли обработку еще шесть дней подряд. Это позволило полностью избавиться от присутствия обоих типов вирусной ДНК и избежать рецидива заболевания.
Коллектив авторов лаборатории генетических технологий Первого МГМУ имени И.М. Сеченова. В центре справа — Владимир Чуланов, руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, в центре слева — заведующий лабораторией Дмитрий Костюшев. Источник: Дмитрий Костюшев
«Предложенный нами подход может лечь в основу новых эффективных лекарств для лечения гепатита В. Уже сейчас наш коллектив разработал новый, эффективный способ доставки CRISPR/Cas9 в клетки печени, при котором система будет попадать только в пораженные вирусом клетки. Кроме того, нам предстоит большое количество клинических испытаний, чтобы однозначно убедиться в безопасности такого лечения для человека», — рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Дмитрий Костюшев, кандидат биологических наук, заведующий лабораторией генетических технологий в создании лекарственных средств Сеченовского Университета.
В исследовании также принимали участие ученые из Института молекулярной биологии имени В.А. Энгельгардта РАН (Москва), Федерального научного центра исследований и разработки иммунобиологических препаратов имени М.П. Чумакова РАН (Москва) Центра стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью Федерального медико-биологического агентства (Москва), Научно-исследовательского института медицины труда имени академика Н.Ф. Измерова (Москва), Центрального научно-исследовательского института эпидемиологии (Москва), Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва) и Национального медицинского исследовательского центра фтизиопульмонологии и инфекционных заболеваний Минздрава РФ (Москва).
Информация и фото предоставлены пресс-службой Российского научного фонда
