Ученые разработали новый подход к усовершенствованию существующего лабораторного метода трансфекции (введения в клетки чужеродной нуклеиновой кислоты), широко используемого для изучения механизмов работы клеток и вирусов. Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Жаклин Дадли (Jaquelin Dudley), профессор молекулярной биологии из Техасского Университета (University of Texas, США), и ее исследовательская команда разработали метод усиления синтеза клеткой специфических белков, получаемых с генов, внедренных методом трансфекции. Основная задача ДНК-вакцин – синтез в клетке новых белков, которые способны вызвать иммунный ответ организма и остановить заболевание. Метод, предложенный учеными, «заставляет» клетки синтезировать в 5-20 раз больше новых белков, чем ранее разработанные методы.
По словам ученых, результаты их исследования помогут создать улучшенные ДНК-вакцины, которые повысят эффективность вакцинации (главным образом в развивающихся странах). В то время как традиционные вакцины «тренируют» организм атаковать вирусы за счет введения ослабленных форм вируса, принцип работы ДНК-вакцин совсем другой: генетически сконструированная ДНК (например, ген, ответственный за развитие заболевания) вводится в организм, обеспечивает продуцирование белков патогенов, которые анализируются клетками иммунной системы, после чего развивается иммунный ответ.
Увеличивая количество синтезируемых клеткой белков, новый метод, разработанный Дадли, вызывает более мощный иммунный ответ у пациентов, получивших ДНК-вакцину. За счет того, что человеку можно вводить меньше вакцины, уменьшается риск, ассоциированный с непреднамеренной атакой иммунной системы хозяина здоровых клеток организма.
Результаты, полученные американскими учеными, помогут усовершенствовать другой экспериментальный метод – генотерапию наследственных заболеваний, основанную на замещении неправильно функционирующих генов или нарушении их работы. Для лечения болезни Паркинсона, гемофилии, лейкемии, муковисцидоза и других заболеваний было предложено использовать генную терапию, но метод оказался сложным, поскольку в некоторых случаях он может вызвать развитие рака или иммунного ответа организма на клетки с внедренными генами. Инновационный метод усиления синтеза новых белков может предотвратить развитие этих нежелательных последствий терапии за счет внедрения меньшего количества ДНК.
Метод усиления синтеза новых белков в клетке был открыт случайно. Дадли и ее исследовательская команда пытались понять, каким образом вирус опухоли молочной железы мышей (MMTV, mouse mammary tumor virus), родственный ВИЧ и вызывающий рак молочной железы и лейкемию, воздействует на инфицированную клетку, чтобы предотвратить атаку иммунной системы на эту клетку.
Небольшое количество генетического материала, который, как первоначально предполагали ученые, должен был вызвать довольно низкий уровень синтеза специфического белка, наоборот, повысил синтез этого белка клеткой. Ученые повторили эксперимент и с помощью нескольких методов продемонстрировали, что полученные результаты являются не случайными.
Согласно общепринятому мнению, когда клетка выявляет внутри себя чужеродную ДНК, она останавливает синтез белков, чтобы предотвратить распространение вируса по организму хозяина. По словам Дадли, результаты исследования показали, что внедрение этой ДНК приводило к активации другой системы обнаружения в клетке. Это не блокировало экспрессию белка, а наоборот, усиливало ее.
Когда ученые соединили ДНК, вызывающую активный синтез белков, с генами новых белков и внедрили в клетку-хозяина, белки начали синтезироваться с большей скоростью, чем при использовании традиционных методов доставки генов. По мнению Дадли, добавление этого небольшого количества генетического материала можно использовать для решении разнообразных исследовательских проблем с целью усиления синтеза специфических белков в клетках.
По мнению ученых, ДНК-вакцины могут быть более эффективными, менее дорогими и чувствительными к условиям хранения, по сравнению с традиционными вакцинами.
По материалам University of Texas at Austin
Оригинальная статья:
Yongqiang Gou, Hyewon Byun, Adam E. Zook, Gurvani B. Singh, Andrea K. Nash, Mary M. Lozano, Jaquelin P. Dudley. Retroviral vectors elevate coexpressed protein levels intransthrough cap-dependent translation. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2015; 201420477 DOI: 10.1073/pnas.1420477112
Источник http://cbio.ru