معلومة

تدمير الحمض النووي الريبي للفيروسات باستخدام الريبونوكلياز

تدمير الحمض النووي الريبي للفيروسات باستخدام الريبونوكلياز


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أتساءل عما إذا كان من الممكن تصميم بعض Ribonuclease لتدمير RNAs معينة فقط (مثل تلك الموجودة في الفيروسات). ثم ، إذا حاول الفيروس أن يصيبه بالعدوى ، فسيتم قطع الحمض النووي الريبي الخاص به.

أو ، بدلاً من إنشاء Ribonuclease ، يمكننا تصميم mRNA المناسب والسماح للخلية بالباقي.

هل هذا ممكن؟


يقوم جسم الإنسان بهذا بشكل أساسي من تلقاء نفسه. نعبر عن RNAses مختلفة ، يبدو أن بعضها له أدوار محددة مضادة للفيروسات أو للجراثيم.

(يبدو أن هذا يرجع إلى كل من نشاط RNAse والخصائص الكيميائية الحيوية للبروتينات المستقلة عن هضم الحمض النووي الريبي)


يستخدم كريسبر / كاس لهذا الغرض بالضبط في البكتيريا. تحتوي مصفوفة كريسبر على متواليات من العاثيات ، والتي ستقوم بتهيئة العديد من نوكليازات الكازينو لتقسيم الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي للفيروس.


يزيد التعبير عن جين ريبونوكلياز خارج الخلية من المقاومة فيروس فسيفساء الخيار في التبغ

يلعب Apoplast دورًا مهمًا في الدفاع عن النبات ضد مسببات الأمراض. تمتلك بعض بروتينات PR-4 خارج الخلية نشاط ريبونوكلياز وقد تمنع نمو الفطريات المسببة للأمراض بشكل مباشر. من المحتمل أن RNases خارج الخلية يمكنها أيضًا حماية النباتات من بعض الفيروسات التي تحتوي على جينومات RNA. ومع ذلك ، فإن العديد من RNases النباتية متعددة الوظائف ولا يزال الارتباط المباشر بين نشاط تحلل النواة والدفاع المضاد للفيروسات بحاجة إلى توضيح. في هذه الدراسة ، قمنا بتقييم مقاومة نيكوتيانا تاباكوم النباتات التي تعبر عن RNase خارج الخلية وحيد الخيط غير نباتي محدد ضد فيروس فسيفساء الخيار.

نتائج

لوحظت أعراض شديدة للفسيفساء وانكماش في النباتات غير المعدلة وراثيا بعد 10 أيام من التلقيح فيروس فسيفساء الخيار (CMV) ، في حين تم قمع أعراض المرض هذه في النباتات المعدلة وراثيا التي تعبر عن جين RNase. في تحليل لطخة غربية ، لوحظ انتشار فيروسي في الأوراق العلوية غير الملقحة لنباتات التحكم ، بينما كانت مستويات الفيروس منخفضة جدًا في تلك النباتات المعدلة وراثيًا. تشير هذه النتائج إلى أن المقاومة ضد الفيروس المضخم للخلايا قد زادت عن طريق التعبير عن جين RNase غير المتجانسة.

استنتاج

لقد أظهرنا سابقًا أن نباتات التبغ التي تعبر عن RNases غير متجانسة تتميز بمقاومة عالية لفيروس فسيفساء التبغ. في هذه الدراسة ، أظهرنا أن المستويات المرتفعة من نشاط RNase خارج الخلية أدت إلى زيادة المقاومة لفيروس مع تنظيم جينوم ودورة حياة مختلفة. وبالتالي ، نستنتج أن التعبير الناجم عن العوامل الممرضة عن RNases السكتة الدماغية النباتية قد يزيد من المقاومة غير النوعية ضد الفيروسات مع جينومات الحمض النووي الريبي.


مصادر تلوث RNase

تم العثور على RNases في جميع أنواع الخلايا والكائنات الحية من بدائيات النوى إلى حقيقيات النوى. تتمتع هذه الإنزيمات عمومًا بنشاط محدد مرتفع جدًا ، مما يعني أن الكميات الضئيلة من التلوث في عينة الحمض النووي الريبي كافية لتدمير الحمض النووي الريبي. تشمل المصادر الرئيسية لتلوث RNase في المختبر النموذجي ما يلي:

  • المحاليل المائية ، الكواشف المستخدمة في التجارب
  • التعرض لـ RNase من مصادر بيئية (أسطح المختبر ، والهباء الجوي من الأنابيب ، والأيدي غير المحشوة ، وما إلى ذلك)
  • الكواشف الملوثة

Picornavirus RNA محمي من الانقسام بواسطة نوكلياز الريبون أثناء فك الفيريون ونقله عبر الأغشية الخلوية والنموذجية

فيروسات بيكورنا هي فيروسات RNA غير مغلفة تدخل الخلايا عبر الالتقام الخلوي بوساطة مستقبلات. نظرًا لافتقارها إلى المغلف ، تواجه فيروسات البيكورنا تحدي توصيل جينومات الحمض النووي الريبي الخاصة بها عبر غشاء الحويصلة الداخلية إلى السيتوبلازم لبدء العدوى. في الوقت الحالي ، لا تزال آلية إطلاق الجينوم والانتقال عبر الأغشية غير مفهومة جيدًا. ضمن جنس الفيروس المعوي ، تم اقتراح فيروس شلل الأطفال ، والفيروس الأنفي 2 ، والفيروس الأنفي 16 لإطلاق الجينومات الخاصة بهم عبر الأغشية الباطنية السليمة من خلال المسام التي يسببها الفيروس ، في حين اقترحت إحدى الدراسات أن فيروس الأنف 14 يطلق الحمض النووي الريبي الخاص به بعد تعطيل الأغشية الباطنية. بالنسبة لجنس الفيروسة القلاعية الأكثر ارتباطًا (مثل فيروسات مرض الحمى القلاعية وفيروس التهاب الأنف الخيلي A) ، ينتج عن تحمض الإندوسومات تفكيك الفيروس إلى خماسيات وإطلاق الحمض النووي الريبي الفيروسي في تجويف الجسيم الداخلي ، ولكن لم يتم توضيح أي تفاصيل حول كيفية عبور الحمض النووي الريبي لغشاء الحويصلة. ومع ذلك ، تشير الدراسات الحديثة إلى أن الحمض النووي الريبي للفيروس القاتل يتم إطلاقه من الجسيمات السليمة وقد يكون التفكك إلى البنتاميرات حدثًا متأخرًا. في هذه الدراسة ، قمنا بالتحقيق في حساسية RNase A لانتقال جينوم فيروس شلل الأطفال باستخدام نموذج مزخرف بالمستقبلات وحساسية عدوى فيروس شلل الأطفال وفيروس التهاب الأنف الخيلي A إلى RNase A. غير حساس لـ RNase A وينتج عنه إطلاق ضئيل أو معدوم في الوسط في نموذج الجسيمات الشحمية. نوضح أيضًا أن العدوى لا تقل عن طريق RNase A الداخلي المشترك لفيروس شلل الأطفال وفيروس التهاب الأنف الخيلي A. بالإضافة إلى ذلك ، أظهرنا أن جميع جينومات فيروس شلل الأطفال التي يتم استيعابها في الخلايا ، وليس فقط تلك التي تؤدي إلى العدوى ، محمية من RNase A. تدعم هذه النتائج نموذجًا اتجاهيًا منسقًا بدقة لإيصال الحمض النووي الريبي الفيروسي الذي يتضمن البروتينات الفيروسية والأغشية الخلوية.

بيان تضارب المصالح

لقد قرأت سياسة المجلة وكان مؤلفو هذه المخطوطة لديهم الاهتمامات المتنافسة التالية: تعمل إيلين صن الآن في Aspyrian Therapeutics.

الأرقام

الشكل 1. مقطع من خلال مخططات فرعية من ...

الشكل 1. مقطع من خلال مخطط فرعي من إعادة بناء التصوير المقطعي بالتبريد الإلكتروني لمستقبلات فيروسات دافئة- ...

الشكل 2. الجسيمات الشحمية المزخرفة بالمستقبلات والتي تحتوي على صبغة فلورية ...

الشكل 2. الجسيمات الشحمية المزينة بالمستقبلات المحتوية على صبغة الفلورسنت تكشف عن إطلاق الحمض النووي الريبي PV.

الشكل 3. العدوى PV وسلامة الحمض النووي الريبي ...

الشكل 3. لا تتأثر العدوى الكهروضوئية وسلامة الحمض النووي الريبي بوجود ارتفاع ...

الشكل 4. لا تتأثر العدوى الكهروضوئية ...

الشكل 4. لا تتأثر العدوى الكهروضوئية بالارتباط التساهمي لـ RNase A بـ ...

الشكل 5. تم دمج ERAV مع RNase ...

الشكل 5. يتم استيعاب ERAV بشكل مشترك مع RNase A ولكن العدوى لا تتعرض للخطر.


تثبيط واكتشاف فيروسات RNA قابلة للبرمجة باستخدام Cas13

يمكن أن يكون المستجيب CRISPR Cas13 مضادًا فعالًا للفيروسات لفيروسات RNA أحادية الشريطة (ssRNA) لأنه يشق RNAs بشكل برمجي مكمل لـ CRISPR RNA (crRNA). هنا ، نحدد بشكل حسابي الآلاف من المواقع المستهدفة Cas13 crRNA المحتملة في مئات الأنواع الفيروسية لـ ssRNA التي يمكن أن تصيب البشر. نعرض بشكل تجريبي نشاط Cas13 القوي ضد ثلاثة فيروسات ssRNA متميزة: فيروس الأنفلونزا A (IAV) وفيروس التهاب الفم الحويصلي (VSV). من خلال الجمع بين هذا النشاط المضاد للفيروسات والتشخيصات المستندة إلى Cas13 ، نقوم بتطوير التقييد بمساعدة Cas13 للتعبير الفيروسي والقراءة (CARVER) ، وهي منصة شاملة تستخدم Cas13 لاكتشاف وتدمير الحمض النووي الريبي الفيروسي. نقوم أيضًا بفحص المئات من crRNAs على طول جينوم LCMV لتقييم كيفية تأثير الحفظ واستهداف محتوى نوكليوتيد الحمض النووي الريبي على نشاط Cas13 المضاد للفيروسات. توضح نتائجنا أنه يمكن تسخير Cas13 لاستهداف مجموعة واسعة من فيروسات ssRNA وفائدة كارفر الواسعة المحتملة للتشخيص السريع وتطوير الأدوية المضادة للفيروسات.

الكلمات الدالة: Arenavirus CRISPR Cas13-Cas13-based الكشف عن تدخل الحمض النووي الريبي (RNA) فيروسات الحمض النووي الريبي المضاد للفيروسات تصميم كرنا متعدد الإرسال لفيروس الأنفلونزا.

حقوق النشر © 2019 المؤلفون. تم النشر بواسطة Elsevier Inc. جميع الحقوق محفوظة.

الأرقام

الشكل 1 .. المواقع المحتملة المستهدفة لـ Cas13 هي ...

الشكل 1 .. المواقع المستهدفة المحتملة لـ Cas13 وفيرة في الجينوم الفيروسي

الشكل 2 .. يقلل Cas13 بكفاءة من مستويات ...

الشكل 2 .. يقلل Cas13 بكفاءة من مستويات الحمض النووي الريبي الفيروسي في خلايا الثدييات

الشكل 3 .. تحديد المواقع المستهدفة Cas13 ...

الشكل 3 .. تحديد المواقع المستهدفة Cas13 ومعايير تصميم كرنا

الشكل 4 .. مضادات الفيروسات المُحسَّنة القائمة على Cas13 من خلال مضاعفة الإرسال ...

الشكل 4 .. مضادات الفيروسات المُحسَّنة القائمة على Cas13 من خلال التشخيص المتعدد والإقران

(أ) مستويات الحمض الريبي النووي الريبي الطبيعية التي تقارن ...

الشكل 5 .. اعتبارات إضافية لتحسين المستندة إلى Cas13 ...

الشكل 5 .. اعتبارات إضافية لتحسين مضادات الفيروسات المستندة إلى Cas13


معلومات الكاتب

الانتماءات

قسم علم الوراثة وبيولوجيا الخلية والتنمية ، جامعة مينيسوتا ، سانت بول ، مينيسوتا ، الولايات المتحدة الأمريكية

إيفان إليسون وماريا إلينا جامو ودانييل إف فويتاس

مركز علم الجينوم النباتي الدقيق ، جامعة مينيسوتا ، سانت بول ، مينيسوتا ، الولايات المتحدة الأمريكية

إيفان إليسون وماريا إلينا جامو ودانييل إف فويتاس

مركز هندسة الجينوم ، جامعة مينيسوتا ، سانت بول ، مينيسوتا ، الولايات المتحدة الأمريكية

إيفان إليسون وماريا إلينا جامو ودانييل إف فويتاس

برنامج الدراسات العليا في علم الأحياء النباتية والميكروبية ، جامعة مينيسوتا ، سانت بول ، مينيسوتا ، الولايات المتحدة الأمريكية

قسم بيولوجيا النبات ومركز الجينوم ، كلية العلوم البيولوجية ، جامعة كاليفورنيا ، ديفيس ، ديفيس ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية

Ugrappa Nagalakshmi و Pin-jui Huang و amp Savithramma Dinesh-Kumar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

مساهمات

إيييي. صمم البحث وأجرى التجارب بمساعدة M. تم تنفيذ العمل مع tRNAs من قبل الأمم المتحدة و P.-J.H. د. و S.D.-K. أشرف على البحث وساعد في كتابة المخطوطة.

المؤلف المراسل


مسببات الأمراض

على غرار الحمضات RNases ، تم تحديد الأنجيوجينين وتمييزه بشكل كبير قبل تحديده كعضو في عائلة الجين RNase A [67]. بمجرد تحديد تسلسل الأحماض الأمينية ، كان من الواضح أن أنجيوجينين (المعروف أيضًا باسم RNase 5) يشترك في ثالوث الحفاز ثنائي الهستيدين ، واحد ليسين ، وعزر CKXXNTF المميز ، والسيستين المقترنة النموذجية لأعضاء عائلة RNase A المتضخمة. كان سلالة الأنجيوجينين أيضًا موضوعًا للتنويع السريع [68] ، ومؤخراً ، بناءً على أدلة من متواليات الفقاريات السفلية ، اقترح تشو وزملاؤه [41] أن الأنجيوجينين ، مع ثلاثة مقابل أربعة سيستين مقترنة ، يمثل الأقدم من سلالات RNase A RNase.

يوجد جين أنجيوجينين وظيفي واحد في الجينوم البشري وستة في الفأر. من بين جينات الفئران الستة ، وجد هوبر وزملاؤه [20] أنه تم التعبير عن أنجيوجينين الفأر 4 في خلايا بانيث وله خاصية غير متوقعة لوجود نشاط مبيد للجراثيم ضد ميكروبات معوية معينة (الشكل 5). عند إجراء مزيد من التقييم ، وجد المؤلفون أن أنجيوجينين الفأر 1 وأنجيوجينين الإنسان أظهروا أيضًا نشاطًا مضادًا للميكروبات ، مع انخفاض بمقدار 100 ضعف في عدد المستعمرات. الرئوية الرئوية و المبيضات البيض لوحظ استجابة لتركيزات منخفضة من الميكرومولار من البروتين المؤتلف. ومن المثير للاهتمام أن أفديفا وزملاؤه [21] أفادوا مؤخرًا أن المستحضر التجاري للأنجيوجينين البشري المؤتلف لم يكن أكثر فعالية من التحكم في الألبومين في تثبيط نمو الرئوية الرئوية أو C. البيض. سبب هذا التناقض الملحوظ ليس واضحًا على الفور وسيتطلب مزيدًا من التوضيح التجريبي ، على الرغم من أنه يمكن ملاحظة أن العامل الممرض المعني ، الرئوية الرئوية، يتم تحديده بشكل روتيني من خلال حساسيته للتحلل بوساطة المنظفات (اختبار الذوبان الصفراوي أو 2 ٪ ديوكسيكولات الصوديوم) ، ويمكن تثبيط نموه في المزرعة بكميات صغيرة بشكل ملحوظ من ملوثات المنظفات.


كيف تنسخ فيروسات الحمض النووي الريبي نفسها: اختطاف الإنزيم الخلوي لإنشاء مصانع تكاثر فيروسي على أغشية الخلايا

قامت نهال ألتان بونيت ، الأستاذة المساعدة لبيولوجيا الخلية بجامعة روتجرز في نيوارك ، وفريقها البحثي باكتشاف جديد مهم حول فيروسات الحمض النووي الريبي وكيفية تكرارها.

يشرح ألتان بونيت أن بعض فيروسات الحمض النووي الريبي - فيروس شلل الأطفال وفيروس التهاب الكبد C وفيروس كوكساكي - وربما العديد من عائلات الفيروسات الأخرى تنسخ نفسها عن طريق الاستيلاء على إنزيم من الخلية المضيفة لإنشاء مصانع استنساخ غنية بدهن معين. ناقصًا أن الدهون - فوسفاتيديلينوسيتول - 4 - فوسفات (Pl4P) - هذه الفيروسات RNA غير قادرة على تصنيع الحمض النووي الريبي الفيروسي وتكرارها. غالبًا ما تعمل المكونات الهيكلية الرئيسية في أغشية الخلايا والدهون كجزيئات إشارات ومواقع لرسو البروتينات.

تكاثر الفيروس هو العملية التي تقوم بها جزيئات الفيروس بعمل نسخ جديدة من نفسها داخل الخلية المضيفة. يمكن أن تستمر هذه النسخ بعد ذلك في إصابة الخلايا الأخرى. فيروس RNA هو فيروس يحتوي على مادة وراثية RNA ، وليس DNA. العديد من مسببات الأمراض البشرية هي فيروسات الحمض النووي الريبي ، بما في ذلك فيروس السارس ، وفيروس غرب النيل ، وفيروس نقص المناعة البشرية ، والفيروسات التي يدرسها ألتان بونيه.

كما ورد في عدد 28 مايو 2010 من زنزانة، كشفت Altan-Bonnet وزملاؤها الباحثون لأول مرة أن بعض فيروسات RNA تتحكم في إنزيم خلوي لتصميم حجرة نسخ على غشاء الخلية مليئة بدهون PI4P. هذه الدهون ، بدورها ، تسمح لفيروسات الحمض النووي الريبي بجذب وتحفيز الإنزيمات التي يحتاجونها للتكاثر. في الخلايا غير المصابة ، يتم الاحتفاظ بمستويات دهون PI4P منخفضة ، ولكن في الخلايا المصابة بالفيروس تزداد هذه المستويات بشكل كبير. النتائج التي توصلت إليها Altan-Bonnet وزملاؤها لا تفتح فقط العديد من الاحتمالات لمنع انتشار العدوى الفيروسية المختلفة ، ولكنها قد تساعد أيضًا في إلقاء ضوء جديد على تنظيم تخليق الحمض النووي الريبي على المستوى الخلوي وربما على كيفية تطور بعض أنواع السرطان.

"الهدف من الفيروس هو تكرار نفسه" ، يلاحظ ألتان بونيت. "لكي تعمل آلات النسخ المتماثل الخاصة به ، يحتاج الفيروس إلى إنشاء بيئة دهنية مثالية يقوم بها عن طريق اختطاف إنزيم رئيسي من خليته المضيفة."

تمكنت Altan-Bonnet وفريقها أيضًا من تحديد البروتين الفيروسي (ما يسمى بروتين 3A في عدوى فيروس شلل الأطفال وفيروس كوكساكي) الذي يلتقط ويجند الإنزيم الخلوي (phosphatidylinositol-4-kinase III beta). بالإضافة إلى ذلك ، كان مختبرها قادرًا على إعاقة عملية النسخ المتماثل عن طريق إعطاء دواء يمنع نشاط الإنزيم الخلوي بمجرد اختطافه. يمكن أيضًا استهداف العلاجات الدوائية لمنع تكاثر الفيروس لمنع اختطاف الإنزيم.

بمجرد اختطاف هذا الإنزيم ، يتم منع الخلايا من تشغيل مسارها الإفرازي بشكل طبيعي ، وهي العملية التي تنقل البروتينات من خلالها إلى خارج الخلية. في كثير من الحالات ، يمكن أن يؤدي إعاقة هذه العملية إلى الموت البطيء للخلية ، مما يؤدي إلى مشاكل مثل مضاعفات القلب والأوعية الدموية لدى المصابين بفيروس كوكساكي وتلف عصبي لدى المصابين بفيروس شلل الأطفال.

باستخدام النتائج التي توصلوا إليها مؤخرًا ، تخطط Altan-Bonnet وفريقها الآن للتحقيق في اعتماد PI4P في فيروسات أخرى بالإضافة إلى الدور الذي قد تلعبه الدهون الأخرى في عائلات الفيروسات المختلفة. على سبيل المثال ، يتطلب فيروس سارس أيضًا بيئة غنية بالدهون لتكرارها ، لذلك يعمل مختبرها الآن مع باحثي السارس على تحديد الدهون اللازمة لتكاثر هذا الفيروس. بالإضافة إلى ذلك ، سيقومون بفحص دور الدهون في تنظيم تخليق الحمض النووي الريبي في الخلايا ، مما قد يوفر نظرة ثاقبة جديدة لبعض الطفرات الخلوية التي تحدث في السرطان.

"بالنظر إلى أن الكثير مما نعرفه عن العمليات الخلوية يأتي تاريخيًا من دراسة الفيروسات ، فقد توفر دراساتنا نظرة ثاقبة للأدوار الجديدة التي تلعبها الدهون في تنظيم التعبير عن المادة الجينية في الخلايا ،" يلاحظ ألتان بونيت.

يتم دعم بحث Altan-Bonnet في تكرار الحمض النووي الريبي بمنح من مؤسسة العلوم الوطنية ومؤسسة بوش.

مصدر القصة:

المواد المقدمة من جامعة روتجرز. ملاحظة: يمكن تعديل المحتوى حسب النمط والطول.


مصادر تلوث RNase

تم العثور على RNases في جميع أنواع الخلايا والكائنات الحية من بدائيات النوى إلى حقيقيات النوى. تتمتع هذه الإنزيمات عمومًا بنشاط محدد مرتفع جدًا ، مما يعني أن الكميات الضئيلة من التلوث في عينة الحمض النووي الريبي كافية لتدمير الحمض النووي الريبي. تشمل المصادر الرئيسية لتلوث RNase في المختبر النموذجي ما يلي:

  • المحاليل المائية ، الكواشف المستخدمة في التجارب
  • التعرض لـ RNase من مصادر بيئية (أسطح المختبر ، والهباء الجوي من الأنابيب ، والأيدي غير المحشوة ، وما إلى ذلك)
  • الكواشف الملوثة

برنامج العلماء كريسبر لمحاربة الفيروسات في الخلايا البشرية

عادة ما يُنظر إلى كريسبر على أنها أداة مخبرية لتعديل الحمض النووي من أجل إصلاح العيوب الجينية أو تحسين بعض السمات و [مدش] ولكن الآلية تطورت في الأصل في البكتيريا كطريقة لدرء الفيروسات التي تسمى العاثيات. الآن وجد العلماء طريقة لتكييف هذه القدرة على محاربة الفيروسات في الخلايا البشرية.

في دراسة حديثة ، قامت كاثرين فريج وكاميرون ميرفولد وبارديس سابتي في معهد برود التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وجامعة هارفارد وزملاؤهم ببرمجة إنزيم مرتبط بـ CRISPR لاستهداف ثلاثة فيروسات مختلفة من RNA وحيدة السلسلة في خلايا الكلى الجنينية البشرية. (بالإضافة إلى خلايا سرطان الرئة البشرية وخلايا الكلى للكلاب) تنمو في المختبر وتقطعها ، مما يجعلها غير قادرة إلى حد كبير على إصابة خلايا إضافية. إذا أظهرت تجارب أخرى أن هذه العملية تعمل في الحيوانات الحية ، فقد تؤدي في النهاية إلى علاجات جديدة مضادة للفيروسات لأمراض مثل الإيبولا أو زيكا في البشر.

تأتي الفيروسات بأشكال عديدة ، بما في ذلك الحمض النووي والحمض النووي الريبي ، مزدوجة الشريطة وحيدة الجديلة. حوالي ثلثي الفيروسات التي تصيب البشر هي فيروسات الحمض النووي الريبي ، والكثير منها ليس لديه علاج معتمد. غالبًا ما تستخدم العلاجات الحالية جزيءًا صغيرًا يتداخل مع تكاثر الفيروس و [مدش] ، لكن هذا النهج لا يعمل مع الفيروسات الناشئة حديثًا أو الفيروسات التي تتطور بسرعة.

& ldquoCRISPR & rdquo يشير إلى سلسلة من تسلسلات الحمض النووي في الجينومات البكتيرية التي تُركت من عدوى البكتيريا السابقة. عندما تواجه البكتيريا هذه العوامل الممرضة مرة أخرى ، تتعرف الإنزيمات المسماة بروتينات (Cas) المرتبطة بـ CRISPR على هذه التسلسلات في الفيروس وترتبط بها وتدمرها. في السنوات الأخيرة ، أعاد الباحثون (بما في ذلك المؤلف المشارك في الدراسة Feng Zhang) هندسة أحد هذه الإنزيمات ، المسمى Cas9 ، لقص ولصق الحمض النووي في الخلايا البشرية. يرتبط الإنزيم بعلامة جينية قصيرة تسمى الدليل RNA ، والتي توجه الإنزيم إلى جزء معين من الجينوم لإجراء التخفيضات. استخدمت الدراسات السابقة Cas9 لمنع تكرار فيروسات الحمض النووي المزدوج الشريطة أو فيروسات الحمض النووي الريبي أحادية الشريطة التي تنتج الحمض النووي في خطوة وسيطة أثناء النسخ المتماثل. فقط جزء صغير من فيروسات الحمض النووي الريبي التي تصيب البشر تنتج مثل هذه المواد الوسيطة للحمض النووي ، لكن إنزيم كريسبر آخر ، يسمى Cas13 ، يمكن برمجته لشق فيروسات الحمض النووي الريبي أحادية السلسلة.

& ldquo الشيء الجميل في أنظمة وأنظمة كريسبر مثل Cas13 هو أن الغرض الأولي منها في البكتيريا كان الدفاع ضد العدوى الفيروسية للبكتيريا ، ولذا أردنا نوعًا ما إعادة Cas13 إلى وظيفته الأصلية و mdashand تطبيق هذا على فيروسات الثدييات في خلايا الثدييات ، & rdquo يقول فريج ، وهو طالب دكتوراه في علم الفيروسات بجامعة هارفارد. & ldquo نظرًا لأن أنظمة CRISPR تعتمد على RNAs الإرشادية لتوجيه بروتين CRISPR على وجه التحديد إلى الهدف ، فقد رأينا هذا كفرصة رائعة لاستخدامه كمضاد للفيروسات قابل للبرمجة. & rdquo

قامت Freije وزملاؤها ببرمجة Cas13 لاستهداف ثلاثة فيروسات مختلفة: فيروس التهاب المشيمة اللمفاوي (LCMV) ، فيروس الإنفلونزا A (IAV) وفيروس التهاب الفم الحويصلي (VSV). LCMV هو فيروس RNA يصيب في الغالب الفئران و mdash ، لكنه ينتمي إلى نفس عائلة الفيروس الذي يسبب حمى لاسا ، الموجودة في غرب إفريقيا وهي أكثر خطورة للدراسة في المختبر. IAV هو فيروس إنفلونزا على الرغم من وجود بعض الأدوية المضادة للفيروسات للإنفلونزا ، تتطور مثل هذه الفيروسات بسرعة ، لذلك هناك حاجة إلى خيارات أفضل. أخيرًا ، يعد VSV نموذجًا للعديد من فيروسات RNA الأخرى أحادية الشريطة.

لتحديد مدى فعالية Cas13 في تدمير الفيروسات ، استخدمه الباحثون أيضًا كأداة تشخيص لمعرفة مقدار الحمض النووي الريبي الفيروسي الذي يتم إطلاقه من الخلايا المصابة. لقد رأوا انخفاضًا مضاعفًا إلى 44 ضعفًا في الحمض النووي الريبي ، اعتمادًا على الفيروس الذي كانوا يبحثون عنه والنقطة الزمنية. نظروا أيضًا في مدى قدرة الحمض النووي الريبي المُطلق على الاستمرار وإصابة الخلايا الجديدة. في معظم الحالات ، رأوا انخفاضًا بمقدار 100 ضعف في العدوى و mdashand في بعض الحالات ، أكثر من 300 ضعف و mdasha وفقًا لـ Freije. تم نشر النتائج على الإنترنت في 10 أكتوبر في الخلية الجزيئية.

& ldquo كانت النتائج مثيرة للإعجاب للغاية ، & rdquo يقول تشين ليانج ، الأستاذ في معهد ليدي ديفيس في المستشفى اليهودي العام وقسم علم الأحياء الدقيقة والمناعة في جامعة ماكجيل في مونتريال ، والذي لم يشارك في الدراسة. استخدم مختبره الخاص إنزيم Cas9 لإلغاء تنشيط فيروسات الحمض النووي. المفهوم مشابه جدًا ، لكن Cas13 له بعض المزايا ، كما يقول. على سبيل المثال ، يمكن استخدام Cas13 لاستهداف فيروس واحد باستخدام العديد من RNAs الإرشادية ، مما يجعل من الصعب على الفيروس & ldquoescape. & rdquo ثانيًا ، استخدمت الدراسة الجديدة أيضًا Cas13 لاكتشاف مقدار الحمض النووي الريبي الفيروسي المتبقي لإصابة الخلايا. يقول ليانج إن كمية الضربة القاضية الفيروسية التي حققتها المجموعة هي & ldquovery مهم. & ldquo إذا كان بإمكانك استهداف جميع [هذه] الفيروسات الثلاثة وتعطيلها ، فمن حيث المبدأ ، يمكنك تعطيل أي فيروس. & rdquo

كما هو الحال مع أي نهج ، هناك قيود. أحدها هو السؤال عن كيفية توصيل Cas13 لاستهداف فيروس في شخص حي ، كما يلاحظ Liang ، ولم يقم الباحثون بعد بأي دراسات على الحيوانات. آخر هو حقيقة أن الفيروسات ستطور في نهاية المطاف المقاومة. لكن لدى Cas13 ميزة هنا: عندما يقطع Cas9 الحمض النووي الفيروسي ، تقوم خلايا الثدييات بإصلاحه ويمكن أن يتسبب في حدوث طفرات تجعل الفيروس أكثر مقاومة. ومع ذلك ، مع Cas13 ، لا تمتلك هذه الخلايا آلية لإصلاح الحمض النووي الريبي وإدخال أخطاء من شأنها أن تساعد الفيروس على الهروب من التلف. حتى إذا طور الفيروس مقاومة ، أو إذا واجه فيروس جديد ، يمكن تكييف الطريقة بسرعة.

& ldquo أحد الأشياء الأكثر إثارة حول هذا النهج هو قابلية البرمجة ، & rdquo يقول ميرفولد ، زميل ما بعد الدكتوراه في جامعة هارفارد. & ldquo بمجرد معرفة كيفية القيام بذلك بشكل جيد لفيروس واحد ، لن يكون من الصعب تصميم تسلسلات ضد فيروس آخر و mdashor آخر. علاوة على ذلك ، إذا غير الفيروس تسلسله ومن المعروف أن فيروسات mdashas تفعل ذلك ، فقط أثناء تفشي المرض أو استجابة للعلاج و mdash ، يمكنك بسهولة تحديث تسلسل CRISPR RNA ومواكبة الفيروس. & rdquo

يوافق فريج. & ldquo نحن بالتأكيد متحمسون للآفاق المستقبلية لتحسين النظام وتجربته في نماذج الماوس ، وتقول. بالإضافة إلى العلاجات ، يأمل الفريق في فهم المزيد حول كيفية عمل الفيروسات وكيف تتكاثر وما هي أجزاء الجينوم الأكثر أهمية. باستخدام أساليب مثل هذه ، يمكنك & ldquoyou حقًا البدء في الحصول على صورة أفضل لأجزاء هذه الفيروسات ، والأهم من ذلك ، ما الذي يجعلها علامة مميزة حقًا. & rdquo



تعليقات:

  1. Vosida

    يمكنني أن أوصي بزيارة موقع يحتوي على الكثير من المعلومات حول هذا الموضوع.

  2. Vudosar

    في رأيي ، أنت ترتكب خطأ. أقترح مناقشته. أرسل لي بريدًا إلكترونيًا إلى PM ، سنتحدث.

  3. Goshakar

    في رأيي ، إنه سؤال مثير للاهتمام ، سأشارك في المناقشة.

  4. Akinorisar

    هناك شيء ما بخصوص ذلك ، وأعتقد أنها فكرة جيدة.



اكتب رسالة