Ученые усовершенствовали инструмент подавления генов



РНК-интерференция: молекулы малых РНК подавляют экспрессию генов. (IMP-IMBA).

Группе доктора медицины Йоханнеса Зубера (Johannes Zuber) из Института молекулярной патологии (Institute of Molecular Pathology, IMP), Австрия, удалось устранить ключевые ограничения в использовании РНК-интерференции (RNAi) – уникального метода подавления экспрессии генов.

Усовершенствовав состоящую из шпилечной РНК и микроРНК конструкцию, ученые сумели значительно повысить эффективность и точность сайленсинга генов. В оптимизированном виде метод облегчает поиск мишеней лекарственных препаратов и позволяет более точно интерпретировать результаты экспериментов. Институт молекулярной патологии намерен сделать этот RNAi-инструментарий доступным для всех заинтересованных ученых. Результаты работы австрийских исследователей опубликованы в последнем номере журнала Cell Reports.

РНК-интерференция (RNAi) – регуляторный механизм, естественно присутствующий в биологических клетках. Короткие фрагменты РНК (так называемые «шпильки», shRNAs) вступают в конфликт со считанной с ДНК и записанной в матричной РНК генетической информацией, предотвращая синтез белка и, таким образом, заставляя гены замолчать. В 1990 году это явление было впервые обнаружено у растений, а в 2001 году – у млекопитающих. Ученые сразу осознали огромный потенциал этого механизма как эффективного средства экспериментального подавления активности генов. Не говоря о многочисленных сферах применения в фундаментальных биологических исследованиях, РНК-интерференция стала уникальным методом идентификации и изучения терапевтических генов-мишеней. Тем не менее, несмотря на огромные возможности, имеющиеся в настоящее время RNAi-реагенты часто оказываются неэффективными или обладают неспецифическими побочными эффектами.

Идея о том, как улучшить RNAi-технологию, пришла к доктору Зуберу и его коллеге Кристофу Фельманну (Christof Fellmann) еще в 2010 году, когда оба они работали в Cold Spring Harbor Laboratory в США.

«Основные принципы РНК-интерференции еще не до конца изучены. Для отключения определенного гена нужно протестировать множество шпилечных молекул, и часто достаточно эффективной оказывается всего лишь одна из десяти. Чтобы усовершенствовать метод, мы взяли за пример саму природу», – объясняет ход своих мыслей доктор Зубер.

Особенно мощный и широко используемый метод РНК-интерференции основан на встраивании синтетических шпилечных последовательностей в природные остовы молекул микроРНК. В результате образуются РНК-конструкции, имитирующие естественные структуры, которые процессируются нормальными клеточными путями. Однако эффективность получаемых таким способом реагентов оставляет желать лучшего.

Доктор Зубер и его группа проанализировали остовы человеческих микроРНК, сосредоточив внимание на тех частях последовательностей, которые не изменились в ходе эволюции – знак того, что они могут выполнять важные функции. Ученые поняли, что в синтетических остовах микроРНК, обычно используемых при создании конструкций shRNAmirs, некоторые из таких последовательностей были изменены. Устранив эти различия и протестировав на систематической основе множество вариантов, Зубер и его коллеги значительно повысили эффективность синтетического инструмента РНК-интерференции.

«Выгода для науки огромна», – подчеркивает доктор Зубер значение своих результатов. В то время как для мощного подавления данного гена существующими методами нужно протестировать до двадцати шпилек, оптимизированные реагенты сокращают их количество в среднем до четырех.

В будущем исследование Зубера позволит лучше использовать потенциал РНК-интерференции в исследовании рака. Несмотря на огромные усилия, фармацевтическим компаниям пока не удалось разработать ни одного лекарственного средства, основанного на RNAi. Тем не менее, масштабные RNAi-скрининги представляют собой уникальный метод поиска и тестирования наиболее перспективных генов-мишеней для новых лекарств до запуска медленного и дорогого процесса разработки нового препарата. Новые оптимизированные RNAi-реагенты будут особенно полезны именно в таких высокопродуктивных скринингах, так как позволят одновременно протестировать большее количество генов и сделают это с повышенной эффективностью и точностью. И, самое главное, внедрение оптимизированных RNAi-инструментов снизит риск пропустить перспективные мишени для будущего терапевтического использования.

Источник

«Точка зрения, будто верующий более счастлив, чем атеист, столь же абсурдна, как распространенное убеждение, что пьяный счастливее трезвого»

Шоу Бернард