Enzima del ARN-corte de CRISPR programada para destruir virus en células humanas

Muchos del mundo más común o de patógeno humanos mortales son virus ARN-basados -- Ebola, Zika y gripe, por ejemplo -- y la mayoría no tienen ningún tratamiento aprobado por la FDA. Las personas llevadas por los investigadores en el instituto amplio del MIT y de Harvard ahora han girado una enzima del ARN-corte de CRISPR en un antivirus que se puede programar para descubrir y para destruir virus ARN-basados en células humanas.

Los investigadores han adaptado previamente la enzima Cas13 como herramienta para cortar y para corregir el ARN humano y como diagnóstico para descubrir la presencia de virus, de bacterias, o de otros objetivos. Este estudio es un del primer para aprovechar Cas13, o cualquier sistema de CRISPR, como antivirus en células humanas cultivadas.

Los investigadores combinaron actividad antivirus de Cas13 con su capacidad diagnóstica para crear un único sistema al cual se puede un día utilizar diagnostica y trata una infección viral, incluyendo las infecciones causadas por los virus nuevos y emergentes. Su sistema, llamado CARVER (restricción de Cas13-Assisted de la expresión y de la lectura virales), se describe hoy en célula molecular.

El trabajo co-fue llevado por Pardis mayor Sabeti autor, la pieza del instituto en el instituto amplio y el profesor en la Universidad de Harvard, y el co-primer es autor de Catherine Freije, estudiante de tercer ciclo en la Universidad de Harvard en el laboratorio de Sabeti, y Cameron Myhrvold, un postdoc también en el laboratorio de Sabeti.

Los patógeno virales humanos son extremadamente diversos y constante de adaptaciones a su ambiente, incluso dentro de una única especie de virus, que subraya el reto y la necesidad de plataformas antivirus flexibles. Nuestro trabajo establece a CARVER como tecnología diagnóstica y antivirus potente y rápidamente programable para una amplia variedad de estos virus.”

Pardis Sabeti, investigador del Howard Hughes Medical Institute

Begone del virus

La necesidad de nuevas aproximaciones antivirus es urgente. En los últimos 50 años, se han producido 90 drogas antivirus clínico aprobadas, pero tratan solamente nueve enfermedades -- y los patógeno virales pueden desarrollar rápidamente resistencia al tratamiento. Solamente 16 virus tienen vacunas aprobadas por la FDA.

Para explorar nuevas estrategias antivirus, las personas se centraron en Cas13, que apunta naturalmente el ARN viral en bacterias. La enzima se puede programar para apuntar series específicas del ARN con pocas limitaciones, es relativamente fácil de conseguir en las células, y ha sido bien estudiado en células mamíferas de los investigadores incluyendo la pieza amplia Feng Zhang de la base del instituto.

Las personas primero revisaron una habitación de virus ARN-basados en busca de las series virales del ARN que Cas13 podría apuntar eficientemente. Buscaron sobre todo los pedazos que son lo más menos posible probables transformarse y muy probablemente, cuando están cortados, para incapacitar un virus.

“En la teoría, usted podría programar Cas13 para atacar virtualmente cualquier parte de un virus,” explica Myhrvold. “Pero hay diversidad enorme dentro y entre de la especie, y mucho del genoma cambia rápidamente mientras que un virus se desarrolla. Si usted no tiene cuidado, usted podría ir después de que un objetivo que no tendrá final ningún efecto.”

Los investigadores determinaron de cómputo millares de sitios, en centenares de especies virales, que podrían ser objetivos efectivos para Cas13.

Tres-en-uno sistema

Con un filete de los objetivos virales potenciales del ARN a disposición, las personas podrían entonces programar Cas13 para buscar y para cortar ninguno de estos series del ácido nucléico dirigiendo el ARN de la guía de la enzima.

Los investigadores probaron experimental actividad de Cas13 en las células humanas infectadas con uno de tres virus ARN-basados distintos: virus linfocítico del choriomeningitis (LCMV), virus de la gripe A (IAV), y virus de la estomatitis vesicular (VSV). Introdujeron el gen Cas13 y un ARN dirigido de la guía en las células, y 24 horas más adelante, expuso las células al virus. Después de otras 24 horas, las enzimas Cas13 habían reducido el nivel de ARN viral en los cultivos celulares por el doblez hasta 40.

El efecto explorado posterior de las personas Cas13 sobre contagiosidad del virus -- es decir cuánto del virus restante podría continuar real infectar las células humanas. Los datos indicaron que ocho horas después de la exposición viral, Cas13 había reducido la contagiosidad del virus de la gripe por más el doblez de 300.

Para agregar un componente diagnóstico, los investigadores también incorporaron la tecnología SHERLOCK de la detección del ácido nucléico de Cas13-based. El sistema resultante de CARVER podía medir rápidamente niveles restantes de ARN viral en una muestra.

“Prevemos Cas13 como herramienta de la investigación para explorar muchos aspectos de la biología viral en células humanas,” dice Freije. “Podría también potencialmente ser una herramienta clínica, donde estos sistemas se podrían utilizar para diagnosticar una muestra, para tratar una infección viral, y para medir la eficacia del tratamiento -- todos con la capacidad de adaptar a CARVER rápidamente para tratar de los virus nuevos o drogorresistentes como emergen.”