Рекомбинантные (химерные) ДНК

Создаваемые генными инженерами рекомбинантные ДНК называют химерными. Они были созданы для самых разнообразных целей, в том числе и для целенаправленного воздействия на ВИЧ. В последние годы число научных работ в этом направлении очень велико (рис. 35).

Одна из испытанных схем с использованием химерных ДНК заключалась в следующем (рис. 35А). К гену, кодирующему белок-рецептор CD4, "подшили" другой ген, который обеспечивает синтез растительного белка рицина. Рицин еще в средние века использовался в качестве сильнейшего яда. Попадая в клетку, он блокирует синтез белка в цитоплазме, тем самым убивая ее. После внесения в клетки такой рекомбинантной ДНК в конечном итоге происходит образование кодируемого ей химерного белка. Та его часть, которая соответствует белку-рецептору, обеспечивает строго специфическое связывание химеры с клетками, на поверхности которых содержится вирусный белок CD4. Другая же представляет собой яд рицин и уничтожает клетки, с которыми связывается химерная молекула. Таким образом, одна часть химеры обеспечивает направленный поиск в организме клеток, зараженных вирусом, а другая ее часть убивает их. Схема довольно проста и эффективна. В качестве "убийцы" можно использовать не только ген рицина, но и некоторые другие гены.

Другой подход к борьбе с ВИЧ-инфекцией основан на способности некоторых вирусных белков (Tat и Rev), чрезвычайно важных для размножения ВИЧ в клетках, специфически связываться с определенными участками молекулы вирусной РНК (рис. 35Б). Для того, чтобы предотвратить этот жизненно важный процесс, было предложено вводить в инфицированные клетки искусственно синтезированные РНК, содержащие участки связывания с вирусными белками. Вирусному белку все равно, с чем связываться - с вирусной РНК или точно такой же "копией", сконструированной искусствено. Добавленная в клетку в большом количестве, "копия" играет в данном случае роль "ловушки": если ее много, белок вируса будет связываться преимущественно с ней, а не с РНК вируса, и, в результате этого, ВИЧ перестанет размножаться.

Теоретически описанные подходы выглядят очень привлекательно. И, как показали проведенные испытания, в изолированных клетках они работают очень хорошо. Однако нет надежных способов доставки и обеспечения долгого функционирования химерных "конструктов" в целом организме.

Указанные трудности ученые пытаются преодолеть с помощью тех же вирусов. Недавно опубликовано сообщение об успешном использовании для противодействия ВИЧ вируса бешенства. Естественно, это был не вирус сам по себе, а его вариант, который не способен приводить к заболеванию. К такому варианту был "пришит" ген белка CD4. В остальном схема была та же, что и в случае с рицином. Связываясь только с ВИЧ-инфицированными клетками, рекомбинантный вирус их уничтожал, другие же клетки оставались неизменными. Возможно, такой путь окажется эффективным в будущем.

Недавно появилось сообщение о создание еще одной "химеры" против ВИЧ на основе антиретровирусного препарата энфервиртид.

Энфервиртид представляет собой короткий фрагмент белка gp41 ВИЧ, который, несмотря на то, что он вроде как "родной", препятствует вирусу "сливаться" с клеткой. На основе ретровируса мышей сконструировали химерный вирус, который способен в клетках человека производить такой короткий фрагмент белка ВИЧ и "выставлять" его на поверхности клеток, зараженных химерным вирусом. В результате ВИЧ не может проникать в клетки даже при наличии в них всех рецепторов и корецепторов. Таким образом, фрагмент вирусного белка выступает в качестве "щита" против целого вируса. Очень важно, что защита срабатывает на самом начальном этапе инфицирования клетки. Ведь когда вирус уже проник в нее, с ним бороться практически невозможно. Начатые в клинике испытания новой "химеры", по утверждению исследователей, дали очень обнадеживающие результаты.

Рис. 35 spid Химерные ДНК для подавления ВИЧ-инфекции

Варианты использования генными терапевтами химерных ДНК для подавления ВИЧ-инфекции многообразны. На рисунке приведены некоторые из них, уже успешно опробованные на клеточных моделях. А - Химерный белок, одной частью которого является растительный белок-яд рицин, а другой белок- рецептор CD4, за счет рецептора специфически взаимодействует только с теми клетками, на поверхности которых "торчит" вирусный белок gp120. В результате этого рицин, содержащийся в химерном белке, специфически убивает инфицированные клетки. Б - Подавление размножения ВИЧ достигается за счет "конкуренции" за связывание с регуляторным вирусным белком (Tat или Rev) между вирусной РНК и искусственными РНК-ловушками. Последние, в силу своей многочисленности, притягивают к себе большую часть регуляторного белка. Для РНК ВИЧ наступает дефицит соответствующего регуляторного белка. В условиях такого дефицита вирусная РНК не способна обеспечить продуктами полноценный цикл развития вируса.