Генетици от Харвард създават организъм, който е имунизиран срещу всички вируси
Изследователи от лаборатория в Харвард са създали чрез генетично инженерство бактерия E. coli, която е напълно имунизирана срещу вируси. Тя е проектирана така, че нейните модифицирани гени да не могат да избягат в дивата природа. Въз основа на обширни лабораторни експерименти и изчислителен анализ, учените вярват, че няма вирус, който да може да я зарази.
Основните резултати от проучването могат да имат големи последици за бъдещото производството на базата на бактерии.
Клетките и бактериите могат да се използват като малки лаборатории или фабрики, произвеждащи произволен брой молекули и биологични съединения. E. coli, със своя добре разбран геном, се използва за производството на почти две дузини биофармацевтични продукти, включително инсулин. От нея също така се произвеждат и биогорива.
Вирусното замърсяване в клетъчните култури остава реален риск с тежки последици.
Пренаписване на кодове
През 2022 г. екип от университета в Кеймбридж смята, че е създал устойчива на вируси E. Coli, която не е устояла на атаката на няколко произволни вируса. За създаването й екипът използва само 61 комплекта генетични градивни елементи, наречени кодони. За да направят своята E. coli устойчива на вируси, екипът използва и специален вид РНК. Плановете обаче не се оправдават.
Вместо да бъдат елиминирани, вирусите са внесли свои собствени генетични части, заобикаляйки защитната стена и са били способни да правят това, което могат най-добре: да заразяват, репликират и повтарят.
Вместо да елиминира кодоните, екипът от Харвард решава да промени състава им. Работата се фокусира върху специфичен тип РНК, наречен трансферна РНК (tRNA).
Тя служи за разпознаване на всеки кодон в ДНК и след това за добавяне на правилната аминокиселина към всеки протеин, който се създава. Екипът на Кеймбридж е изтрил кодони, наречени TCG и TCA. И двата насочват тРНК да инсталира серин. Това е аминокиселина върху протеина, който се събира.
Екипът стига по-далеч, като добавя тРНК. Когато открият TCG или TCA, те инсталират различна аминокиселина, наречена левцин, вместо серин. След проникването на вирус, който пренася TCG и TCA, измамната тРНК му подава левцин вместо серин, създавайки нефункционални вирусни протеини и блокирайки репликацията му.
Екипът смята, че ще са необходими вируси, развиващи десетки мутации на определени места и по едно и също време, за да се зарази новата E. coli.
Защити в генетиката
Бактерия, която може да устои на всички свои естествени вирусни врагове, може да бъде истински проблем в дивата природа. За да предотвратят изтичането на техния генетично модифициран код на E. coli, изследователите са използвали два различни механизма за безопасност.
Първият предотвратява хоризонтален трансфер на гени. Това е естествен процес, който позволява на бактериите да разменят гени директно помежду си. За да избегне кооптирането на създадения код от дива бактерия, екипът превръща всички левцинови кодони на тяхната E. coli в TCG или TCA.
Това не е проблем за измамната тРНК на конструираните клетки, която така или иначе използва TCG и TCA, за да произвежда левцин. Използването на серин вместо левцин ще доведе до нежелани протеини. Ако измамната тРНК попадне в нормална клетка, нейната аминокиселинна смяна ще убие новата клетка, надявайки се да спре изтичането.
Втората защита на екипа е да направи E. coli зависима от аминокиселина, която не съществува извън лабораторията. Няма аминокиселина, няма бактерии. Учените не твърдят, че е напълно устойчива на вируси, но въз основа на обширни лабораторни експерименти и изчислителен анализ, те не са открили вирус, който да може да я зарази.
Следващи стъпки
Работата може също да се окаже основополагаща за бъдещото генно инженерство. Екипът иска да използва новосъздадените кодони, за да създаде устойчиви на инфекции бактерии, от които могат да се произвеждат важни материали.
Резултатите могат да осигурят основата за обща стратегия, която да направи всеки организъм устойчив на естествените вируси и да предотврати изтичането на генетична информация в и от генетично модифицираните организми.
