В рамках проекта «Научные вечера в Кольцово» состоялась лекция о генетической модификации вирусов.

28 февраля в наукограде состоялась очередная встреча из цикла «Научные вечера в Кольцово». В стенах Биотехнологического лицея №21 лекцию читал Ильназ Иматдинов – заведующий лабораторией векторных систем на основе вирусных геномов ГНЦ ВБ «Вектор», кандидат биологических наук.

«Вирусы Франкенштейна на страже нашего здоровья» – так озаглавил он тему лекции. Речь шла о генетически модифицированных вирусах и создании рекомбинантных вакцин.

«Я бы хотел акцентировать ваше внимание на том, какое место в нашей жизни занимают вирусы, – начинает лектор, – Их не нужно бояться. Вирусы были с нами всегда. Они являются одним из тех эволюционных инструментов, благодаря которому, в том числе, мы сформировались, как вид. Они масштабно повлияли на нашу жизнь. Как пример, тот факт, что восемь процентов генома человека состоит из древних ретровирусов».

В общем представлении, вирусы – это неклеточная инфекционная форма жизни. Они воспроизводятся только внутри клеток, и способны заражать все типы живых организмов. «Существуют даже вирусы вирусов, или, как их правильно называют, вирусы-сателлиты», – поясняет Ильназ Иматдинов.

В свою очередь, молекулярной биологией называют перераспределение генетического материала в ДНК или РНК путем разрыва и соединения разных молекул. Это приводит к образованию новых комбинаций генов.

Лектор вводит еще один термин – обратная генетика: «Это можно легко объяснить. Мы сначала модифицируем ген, а потом смотрим, как это повлияло на фенотип – совокупность свойств и характеристик организма, присущих ему на определенной стадии развития. Например, мы изменяем какой-либо ген цветка фиалки и наблюдаем, не поменялся ли цвет лепестков. Прямой генетикой, в свою очередь, называют обратный процесс. Например, когда мы, выбрав из популяции цветов фиалки какой-либо интересующий нас экземпляр, начинаем определять его генетическую последовательность, чтобы понять, в каком гене произошла мутация. Если же все происходит полностью наоборот, то мы занимаемся обратной генетикой».

Методы обратной генетики, также, как и другие методы молекулярной биологии, широко используются в науке для работы с вирусами. В арсенале ученых есть самые разные способы редактирования ДНК. Проблема заключается в том, что инструментарий ученых для работы с РНК гораздо более узок. При этом, большинство вирусов просто не имеют двуцепочечной молекулы ДНК, в отличии, например, от организма человека.

Широко известный вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), так же, как и SARS-CoV-2 (коронавирус COVID-19), являются примерами вирусов, обладающих лишь одноцепочечной РНК в составе вириона. Соответственно, невозможно напрямую применить к ним все методы молекулярной биологии.

Однако, решение этой проблемы есть – объясняет лектор: «Обратная транскриптаза – это фермент, позволяющий на матрице РНК синтезировать первую цепочку ДНК, которая будет являться полной копией этой РНК. Это возможно из-за того, что и в природе у ретровирусов возможен подобный процесс. Ученые начали использовать это в своей работе. Именно после синтеза ДНК у нас и появляется возможность применять методы рекомбинации. В организме человека, кстати, все происходит наоборот: на ДНК синтезируется РНК, и уже на ней – белки».

После синтезирования кДНК копии генома вируса начинается процесс ее редактирования. Как правило, изначально ученые удаляют ген, отвечающий за вирулентность – способность данного вируса вызывать заболевание или гибель организма. Именно этот ген определяет механизмы уклонения вируса от иммунного ответа. Такой процесс получил название генетическая аттенуация. В результате ученые получают «ослабленный» вирус, который, при попадании в организм человека, не может сопротивляться иммунному ответу.

Кроме того, методы рекомбинации позволяют удалить из кДНК определенного вируса ген, отвечающий за гликопротеин на его поверхности и заменить на ген другого вируса. «Именно так и создаются рекомбинантные вакцины, – объясняет Ильназ. – Например, та самая вакцина против вируса Эбола, которая со стопроцентной эффективностью защищает людей, была получена именно этим методом. В ее основе – безопасный для человека вирус, в котором родной ген, отвечающий за гликопротеин на поверхности, заменен на ген из вируса Эбола. Таким образом, при попадании абсолютно безвредного вируса в организм человека, он вызывает выработку антител, которые, в последующем будут эффективны и при попадании в организм настоящего вируса Эбола».

В завершение лекции Ильназ Иматдинов поделился со слушателями оптимистичными прогнозами на будущее: «На самом деле, мы относительно недавно начали осваивать рекомбинантные технологии применительно к вирусами и достигли определенных успехов. Наше будущее – редактирование генома человека, в том числе, и при помощи рекомбинантных вирусов. На самом деле, это – сложный вопрос этики, требующий решения. В мире уже есть случаи рождения людей с редактированными геномами. Нас ожидает удивительное развитие человечества по пути редактирования не только геномов окружающих нас организмов, но и наших потомков».

Прослушать всю лекцию можно в записи прямого эфира встречи.

Автор фото: Владислав Чаликиди.