Badacze „wskrzeszają wymarłe” wirusy by wykorzystać je w terapii genowej

Wyzwaniem związanym z terapią genową jest umieszczanie fragmentu DNA genu w dużej liczbie komórek żywego organizmu. Wirusy są wysoce skuteczne we wstawianiu własnego materiału genetycznego do ludzkich komórek i wiele testowych terapii genowych używało zmodyfikowanych wirusów. Jednakże ludzki układ odpornościowy może zareagować na ich obecność, neutralizując leczenie. Jednak niedawno badacze odtworzyli do użycia w terapii wirusa, który nie mógł być znany przez układ odpornościowy – ponieważ od wielu lat był „wymarły”.
Istnieje wiele wirusów, które chciano użyć jako narzędzie w terapii genowej, ale każdy z nich miał swoje wady. Niektóre infekują tylko specyficzne rodzaje komórek, inne losowo umieszczają swoje DNA w genomie, co stwarza ryzyko mutacji.
Wirus związany z adenowirusem (AAV) dostaje się do organizmu wraz z zakażeniem adenowirusa i często bywa przyczyną infekcji oddechowych. Taki wirus omija wcześniej wspomniane problemy, ponieważ nie integruje się z genomem zarażonych komórek, a także atakuje ich różne typy. Co ważniejsze, możliwa jest wymiana jego niemal całego genomu, z pozostawieniem tylko nielicznych i krótkich znaczników DNA, które pozwolą na upakowanie DNA wewnątrz cząsteczki wirusa.
Wygląd wirusa AAVWadą AAV jest to, że DNA, które wstawia do ludzkiego genomu stopniowo zanika. Trzeba więc regularnie odświeżać terapię nową rundą infekcji. Takie działanie sprawia jednak, że układ odpornościowy jest przygotowany na kolejny atak wirusa. W rzeczywistości, wielu ludzi nie kwalifikuje się do tego nowoczesnego leczenia, ponieważ przeszli już infekcję spowodowaną konkretnym AAV.
Jedynym możliwym rozwiązaniem tego problemu jest opracowanie biblioteki różnych wirusów związanych z adenowirusami i używanie kolejnych szczepów po tym, jak układ odpornościowy nauczy się rozpoznawać poprzedni. Niestety, tylko kilka szczepów takich wirusów istnieje i trudno zaprojektować nowy. Jest tak dlatego, że białe krwinki rozpoznają otoczkę wirusa – skomplikowaną siatkę zbudowaną z trzech rodzajów białek. Zmiana tych białek może potencjalnie uszkodzić wirusa, odbierając jego zdolność przeprowadzania infekcji.
Kilku biologów z Harvardu wpadło na sprytny pomysł odtworzenia cząstek wcześniejszych wersji wirusów związanych z adenowirusami, czyli takich, których nikt współcześnie nie widział. Istniejące szczepy, które zakażają naczelne ewoluowały od wspólnych przodków. Gdyby naukowcy mogli dowiedzieć się, jak taki przodek wyglądał, gwarantowałby udaną infekcję i byłby nieznany dla systemu odpornościowego.
Na szczęście, naukowcy którzy badają ewolucję białek, opracowali już algorytmy, które pozwalają na wybranie zestawu istniejących sekwencji białek i wyliczenie najbardziej prawdopodobnej sekwencji wspólnego przodka (zakładając że takiego wspólnego przodka posiadają). Wykorzystując ten algorytm, autorzy wrócili na dół ewolucyjnego drzewa, by w końcu odnaleźć gałąź, która zawierała grupę naczelnych wirusów związanych z adenowirusami.
Następnie badacze ułożyli sekwencje DNA potrzebne do „przywrócenia tych wirusów do życia”. Naukowcy potwierdzili, że system odpornościowy nie widział ich nigdy przedtem i że mogą zostać użyte jako wektory w terapii genowej –  pomyślnie wprowadzały geny do wątrób myszy. Nie wszystkie z odkrytych wirusów działały poprawnie, ale do biblioteki udało się dodać aż 9, które pomyślnie przeszły testy.
Zielona poświata widoczna na zdjęciu oznacza, że wirusy mogą przekazać geny do siatkówki myszyNie po raz pierwszy podjęto się odtworzenia pradawnych wersji wirusów, ale wcześniej dokonywali tego ludzie, którzy po prostu byli ciekawi przebiegu procesu ewolucji. Ta sprawa jest pierwszym w historii przypadkiem, kiedy te metody zostały wykorzystane do stworzenia narzędzia.

Źródło: arstechnica.com