Na całym świecie co roku ponad 17 miliardów osób zapada na choroby układu oddechowego wywołane przez wirusy. Około 2,4 miliona zakażonych umiera z ich powodu. Ponieważ wirusy szybko mutują i w zmienionej formie stają się niewidoczne dla układu odpornościowego, niezwykle trudno jest kontrolować transmisję patogenów, a tym bardziej zapobiegać zakażeniom. Nowo pojawiające się wirusy stanowią dodatkowe wyzwanie dla odporności, a dostępne możliwości leczenia są ograniczone. Nawet leki dopuszczone przeciwko innym wirusom często wykazują niewielką skuteczność.
Zespół badawczy kierowany przez dr. dr. Simona Kroossa z Kliniki Gastroenterologii, Hepatologii, Infektiologii i Endokrynologii w Medizinische Hochschule Hannover (MHH) proponuje jednak zupełnie inne podejście: nie tylko zatrzymanie wirusa w organizmie, lecz jego całkowite zniszczenie. Do tego celu naukowcy wykorzystują technologię CRISPR-Cas13 – specjalne nożyce genowe, które przecinają jedynie wirusowe RNA, pozostawiając ludzkie mRNA nietknięte. Projekt realizowany jest we współpracy z Fraunhofer-Institut für Toxikologie und Experimentelle Medizin (ITEM) i finansowany przez VolkswagenStiftung kwotą około miliona euro na dwa lata.
Testy na SARS-CoV-2 i kolejne cele
Skuteczność metody potwierdzono już w badaniach na hodowlach komórkowych z koronawirusem SARS-CoV-2, gdzie udało się zniszczyć nawet 90% materiału genetycznego wirusa. Obecnie badania koncentrują się na wirusie HPIV3 (ludzki wirus parainfluenzy typu 3), który powoduje objawy grypopodobne, a u niemowląt i osób z obniżoną odpornością może prowadzić do ciężkiego uszkodzenia płuc. Nie istnieje dla niego ani skuteczne leczenie, ani szczepionka. Celem jest dostarczenie CRISPR-Cas13 bezpośrednio do dróg oddechowych w postaci inhalacji, aby zatrzymać namnażanie wirusa.
Cas13 z biologicznym systemem nawigacji
Kluczowym elementem technologii jest białko Cas13, naturalnie wykorzystywane przez bakterie do obrony przed wirusami. Aby ukierunkować je na odpowiednie sekwencje RNA HPIV3, opracowuje się specjalne przewodniki – crRNA, które działają jak biologiczny system nawigacji i kierują enzym do miejsca cięcia nici wirusowego RNA.
Nanocząsteczki lipidowe jako nośnik
Pierwotnie do transportu nożyc genowych wykorzystywano wektory wirusowe, jednak obecnie badacze stawiają na nanocząsteczki lipidowe – mikroskopijne pęcherzyki tłuszczowe stosowane już m.in. w szczepionkach terapeutycznych. Opracowywane są mieszanki odporne na proces nebulizacji, aby umożliwić dostarczenie nożyc genowych w głąb płuc. W modelach komórkowych i zwierzęcych testowana jest zarówno skuteczność przeciwwirusowa, jak i bezpieczeństwo tej metody, a także czas działania narzędzia w drogach oddechowych.
Lek w formie sprayu dla wielu wirusów
Docelowo powstać ma lek w formie sprayu lub inhalatora, który szybko i celowanie zatrzyma infekcję w drogach oddechowych. Dzięki modułowej budowie systemu, polegającej na możliwości wymiany crRNA, nożyce genowe będzie można dostosować także do innych wirusów RNA. Już teraz udało się w eksperymentach zahamować replikację m.in. wirusa Nipah oraz wirusa odry.
„CRISPR-Cas13 to doskonałe narzędzie do ograniczania namnażania różnych wirusów RNA, które mogą powodować ciężkie infekcje u ludzi” – podkreśla dr dr Simon Krooss.
Źródło: Medizinische Hochschule Hannover
