La cernita delle mutazioni aiuterà gli scienziati a creare un farmaco anti-HIV

I biologi molecolari russi hanno utilizzato il popolare editor genomico CRISPR / Cas9 per creare un sistema che consenta loro di creare e selezionare rapidamente cellule con mutazioni interessanti. Accelererà la ricerca di farmaci per l'HIV e molte altre malattie, secondo un articolo pubblicato sulla rivista Scientific Reports.

"Abbiamo chiamato il nostro metodo SORTS, la cui abbreviazione è vicina alla parola “cernita” e riflette l'essenza della nostra idea. È risultato utile non solo per l'inattivazione genetica irreversibile, ma anche per il suo spegnimento controllato, utilizzando i cosiddetti degron. Questo permetterà di studiare le funzioni vitali di aree importanti del DNA", afferma Dmitry Mazurov dell'Istituto di biologia genetica, RAS di Mosca.

Le piccole o le grandi mutazioni casuali che si verificano nel DNA umano, animale o microbico non sono sempre pericolose: spesso avvantaggiano il corpo o causano la produzione di nuovi, interessanti antibiotici e altre sostanze.

Ad esempio, i cambiamenti "puntuali" nella struttura dei geni CCR5 e CXCR4 rendono alcune persone quasi invulnerabili all'HIV, e le mutazioni nel gene HBB associato allo sviluppo dell'anemia falciforme proteggono i loro portatori dalla malaria. C'è anche il rovescio della medaglia di questo processo: la sostituzione di una sola "lettera" nel gene LMNA fa sì che il corpo umano invecchi dieci volte più velocemente della norma.

In natura, tali "refusi" appaiono e si fissano piuttosto lentamente nelle popolazioni di microbi e di esseri viventi pluricellulari. Per questo motivo, i biologi stanno cercando di accelerare questo processo da lungo tempo, usando vari editor di DNA che apportano modifiche al genoma in modo casuale. Un primo esempio di questo è il sistema MAGE, creato dal genetista di Harvard George Church all'inizio di questo decennio.

Quasi tutti questi "acceleratori di evoluzione" hanno un grosso svantaggio: cambiare la struttura del genoma è abbastanza facile, ma trovare e studiare cellule con le mutazioni "necessarie" è molto più difficile. Per questo, è necessario far moltiplicare ogni tipo di cella e analizzare come è cambiato il lavoro dei loro geni.

Secondo il servizio stampa dell’Istituto di Biofisica Teorica e Sperimentale dell’Accademia delle scienze russa, Mazurov ei suoi colleghi hanno creato un sistema che non ha questo svantaggio imparando non solo a disattivare i geni arbitrari usando l'editor CRISPR / Cas9, ma anche a inserire "istruzioni" per assemblare speciali etichette proteiche che la cellula posiziona sulla superficie della sua membrana.

Possono essere riconosciute con l'aiuto di anticorpi, che consentono agli scienziati di trovare cellule con le mutazioni "necessarie", senza ricorrere a una procedura di clonazione a lungo termine e costosa. Inoltre, alcune delle etichette sono disposte in modo tale da "spegnere" il gene solo se ci sono molecole di auxina, l'ormone della crescita vegetale non presente all'interno delle cellule degli animali e dell'uomo.

Gli scienziati hanno testato questo sistema su cellule immuni infettate con l’HIV. Usando il SORTS i biologi russi hanno provato a cancellare uno dei geni che il virus inserisce nel DNA delle vittime e a etichettare le cellule purificate. Questa procedura si è conclusa con un successo totale: le cellule "selezionate" producevano tra le 2 e le 4 volte meno proteine ​​virali rispetto a quelle infette.

Inoltre, Mazurov e i suoi colleghi hanno utilizzato questa tecnica per creare diverse linee cellulari, in cui sono stati rimossi alcuni geni vitali associati al lavoro dei mitocondri, le principali fonti di energia della cellula. L’osservazione di questi aiuterà gli scienziati a capire come le mutazioni in questi geni influenzano lo sviluppo del cancro e delle malattie associate ai disordini metabolici.