Имя ему СПИД

Давно было известно, что в клетках существует специальный механизм, который мешает распространению вирусной инфекции. Он даже получил свой термин — интерференция. Белки, которые участвуют в этом процессе, были названы интерферонами. B ответ на введение в клетки фрагментов нуклеиновой кислоты длиной более тридцати нуклеотидов (геном всех вирусов имеет больший размер) в их цитоплазме запускается мощный интерфероновый ответ, блокирующий весь белковый синтез (т. е. в данном случае происходит защитный ответ клетки на вирусную инфекцию, который является не специфическим на определенный агент, а общим). И вот недавно открыт совершенно новый способ регуляции работы генов в клетках — механизма РНК-интерференции. Выяснилось, что в клетке существует специальный механизм, способный деградировать строго определенные РНК (без участия рибозимов) и таким образом полностью инактивировать ее. Этот механизм деградации может быть направлен на любую конкретную РНК — клеточную, бактериальную или вирусную. Суть механизма РНК-интерференции заключается в том, что при введении в клетки короткой двуните-вой РНК (днРНК) она способна вызывать специфическое разрушение той мРНК, с которой имеет гомологию. Как теперь выяснено, сначала днРНК разрезается специальным ферментом на короткие фрагменты размером от 19 до 21 пар нуклеотидов. После небольших химических модификаций эти короткие днРНК образуют специфический комплекс с определенными клеточными белками. B этом комплексе днРНК расплетается и становится однонитевой. Затем короткая однонитевая РНК в силу своей комплементарности взаимодействует со строго определенной мРНК (копией гена-мишени), что является сигналом для «разрезания» последней ферментами комплекса. Образующиеся в результате этого короткие фрагменты мРНК уже неспособны обеспечивать синтез полноценного белка. Таким образом, конструируя различные днРНК, можно подавлять синтез строго определенных белков в клетке, не изменяя при этом структуру кодирующих их генов.

Открытие РНК-интерференции имело большое значение для всей теоретической молекулярной генетики. Но, как и большинство других крупных открытий, сразу же возникла идея о применении новой технологии в человеческой практике и, в частности, для лечения различных заболеваний. Вполне естественно, что вскоре стали размышлять над использованием этого природой созданного свойства — интерференции — и для борьбы с ВИЧ (рис. 33). Первые попытки применить РНК-интерференцию в качестве нового подхода к терапии ВИЧ-инфекции появились в 2002 г. Для того чтобы использовать механизм РНК-интерференции в клетках млекопитающих, внутрь клеток нужно ввести уже готовые двухцепочечные молекулы РНК. Оптимальный размер таких синтетических РНК составляет те же 21–28 пар нуклеотидов. Если увеличить ее длину — клетки ответят выработкой интерферона и снижением синтеза белка. Но молекулы РНК синтезировать трудно, они не очень стабильны. Поэтому на практике пользуются возможностями, предоставляемыми рекомбинантными ДНК, которые, будучи перенесенными в клетки, обеспечивают синтез таких днРНК.

С целью воздействия на ВИЧ сейчас уже опробовано несколько вариантов РНК-интерференции. Если первоначально для подавления вируса использовали интерферирующие РНК к вирусным мРНК, то в дальнейшем пришли к выводу, что более целесообразным является направлять днРНК на клеточные мРНК, такие как, например, мРНК, кодирующие вирусный рецептор CD4 и/или корецептор CCR5. Дело в том, что вирусные гены быстро видоизменяются, соответственно изменяется нуклеотид-ная последовательность вирусной РНК. В результате этого конкретная искусственно синтезированная интерферирующая РНК очень быстро становится малоэффективной к некоторым вариантам вируса. Клеточные же гены, обеспечивающие взаимодействие вируса с клеткой, стабильны (они изменяются чрезвычайно редко). По этой причине подавление их работы с помощью интерферирующих РНК происходит более надежно. Внимание было обращено на клеточные белки-рецепторы или корецепто-ры для ВИЧ. Если предотвратить синтез хотя бы одного из них, вирус не сможет проникать в клетку. На клетках, которые растут вне организма (in vitro), уже были использованы обе стратегии, и все они дали существенный положительный результат. Так, показано полное подавление инфицирования ВИЧ макрофагов с помощью комбинации коротких интерферирующих днРНК, направленных против клеточных и вирусных генов. Однократное применение днРНК обеспечивало долгосрочную защиту этих неделящихся клеток от вируса. Обнаружена также возможность подавления размножения ВИЧ в уже инфицированных клетках. Использование интерферирующих РНК имеет целый ряд преимуществ по сравнению с антисмысловыми РНК (большая эффективность, меньшая токсичность).