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