Відредаговані гени допомагають В-лімфоцитам боротися з вірусами, проти яких важко створити вакцину.
Вакцини вчать імунітет дізнаватися небезпечні мікроби до того, як вони потраплять в організм. Імунним клітинам показують або ослаблених патогенів, або якісь молекули, за якими їх можна дізнатися - і імунітет їх запам'ятовує.
Це означає, що тепер у нас є група імунних клітин, які в разі чого відразу почнуть синтез антитіл проти вірусу або бактерії. Потрібні антитіла не доведеться довго підбирати, справа тільки за тим, щоб синтезуючі їх клітини швидко прокинулися і розмножилися.
Але проти деяких патогенів ніяк не вдається створити достатньо ефективних вакцин. Наприклад, досі немає вакцин від ВІЛ, вірусу грипу, респіраторно-синцитіального вірусу, що викликає інфекцію дихальних шляхів. Це відбувається тому, що віруси можуть дуже швидко змінюватися, і та вакцина, яка захищала від грипу рік тому, наступного року вже не буде ефективною: у вірусу змінилися ті молекули, за якими імунні клітини впізнавали його раніше.
З іншого боку, у вірусних білків в молекулах є такі ділянки, які повинні залишатися незмінними, інакше вірус не зможе заражати клітини і розмножуватися. Тому останнім часом дослідники активно шукають методи, за допомогою яких імунітет можна було б натаскати саме на такі важливі молекулярні структури. Власне, сама імунна система зрештою починає синтезувати антитіла проти незмінних фрагментів у вірусних білках, але це відбувається занадто пізно, і синтезуються подібні антитіла не дуже ефективно - тобто імунітету тут потрібно допомогти.
Співробітники Онкологічного дослідницького центру ім. Фреда Хатчінсона пропонують тут радикальний спосіб - не потрібно робити ніяких вакцин, потрібно просто за допомогою генетичної інженерії забезпечити імунні клітини генами потрібних антитіл. Ми знаємо, як виходять антитіла, знаємо, які ділянки в їх молекулах відповідають за розпізнавання чужорідних білків, і знаємо, як повинні виглядати антитіла, націлені проти того чи іншого вірусного білка.
Метод, який дозволяє з великою точністю редагувати клітинну ДНК - це відомий CRISPR/Cas. Суть його в тому, що в клітку вводять фермент, який ріже в ДНК в строго визначеному місці. Клітина повинна виправити пошкодження, але виправляє її відповідно до шаблону - шматочка ДНК, який вводять у неї разом з тим ферментом, який різав її власну ДНК.
Що потрібно зробити, щоб імунітет міг синтезувати антитіла проти якогось «невакцинабельного» вірусу? Потрібно взяти порцію В-лімфоцитів і відредагувати їхні гени, які кодують імуноглобуліни - так, щоб вони розпізнавали консервативні ділянки вірусних білків. Саме це і виконали Джастін Тейлор (Justin J. Taylor) і його колеги.
Для експерименту вони взяли мишачі і людські В-клітини, в яких методом CRISPR/Cas редагували гени імуноглобулінів так, щоб вийшли антитіла проти ВІЛ, або грипу, або вірусу Епштейна-Барр, або респіраторно-синцитіального вірусу - всі четверо відносяться до важких вірусів у сенсі неможливості створити вакцину проти них. Потім клітинам влаштовували зустріч зі справжніми вірусами, і вони дійсно починали синтезувати потрібні антитіла.
Але чи будуть такі В-клітини ефективні в організмі? Щоб дізнатися це, мишачі В-лімфоцити з антитілами проти респіраторно-синцитіального вірусу вводили назад мишам, яких потім заражали вірусом. Через п'ять днів у тварин з відредагованими В-лімфоцитами вірусу майже не залишилося, а от у звичайних мишей без відредагованих В-лімфоцитів вірусу було дуже і дуже багато.
Більше того, такі В-клітини ефективно захищали від інфекції навіть тих мишей, у яких через мутацію майже не було власних Т- і В-лімфоцитів. Звичайно, можна просто вводити потрібні антитіла, але відредаговані В-клітини зручніше, тому що вони завжди з тобою.
Результати експериментів описані в Science Immunology. Це не перша спроба навчити імунітет синтезувати потрібні антитіла, просто забезпечивши імунні клітини відповідними генами, але цього разу авторам роботи вдалося уникнути деяких проблем, які виникали в більш ранніх дослідженнях (наприклад, зараз гени імуноглобулінів редагували так, щоб усунути ймовірність аутоімунних реакцій). У перспективі такі клітини можуть стати в нагоді не тільки в боротьбі з вірусами, а й при інших захворюваннях, де від імунітету потрібні антитіла, які він з якоїсь причини не синтезує.