РНК-интерференция (РНКи) – это регуляторный механизм, который естественным образом возникает внутри клеток. Короткие фрагменты РНК (так называемые «шпильки») мешают транскрибированной генетической информации, заставляя гены замолчать. Первоначально РНКи была обнаружена в растениях в 1990 году, а в 2001 году также была обнаружена у млекопитающих. С момента своего открытия RNAi вдохновила ученых на использование нового механизма для разработки экспериментальных инструментов подавления генов.
Помимо многих приложений в фундаментальных биологических исследованиях, РНКи стал уникальным методом идентификации и изучения терапевтических генов-мишеней. Однако, несмотря на их огромный потенциал, доступные в настоящее время реагенты РНКи часто неэффективны или имеют неспецифические побочные эффекты.
Вдохновленный природой
Йоханнес Зубер и его коллега Кристоф Феллманн пришли с идеями о том, как улучшить технологию РНКи, еще в 2010 году, когда оба еще работали в лаборатории Колд-Спринг-Харбор (CSHL) в США. «Основные принципы RNAi еще не полностью поняты. Чтобы отключить конкретный ген, нужно протестировать множество молекул шпильки, и часто только одна из десяти будет достаточно эффективной. Чтобы улучшить этот метод, мы взяли в качестве примера природу », – объясняет Зубер.
В конце концов он представил проект в IMP, а Феллманн продолжил свою научную карьеру в Mirimus, биотехнологической компании из CSHL, разрабатывающей передовые технологии RNAi.
Особенно мощный и широко используемый метод РНКи основан на встраивании синтетических последовательностей шпильки в естественные "скелеты микро-РНК"."Результатом является РНК-конструкция, которая имитирует природу и обрабатывается нормальными клеточными путями. Однако характеристики существующих реагентов, разработанных таким образом, остаются далеки от идеальных.
Зубер и его команда проанализировали основу микро-РНК человека, сосредоточив внимание на частях последовательности, которые остались неизменными в процессе эволюции – признак того, что они могут иметь важные функции. Ученые поняли, что некоторые из этих последовательностей были изменены в обычно используемом остове синтетической РНКи.
Исправляя эти различия и систематически тестируя множество вариантов дизайна, Зубер и его команда сумели значительно повысить эффективность инструмента синтетической РНКи.
Превратите жука в Lamborghini
«Польза для науки огромна», – отмечает Зубер, актуальность своих результатов. В то время как современные методы включают тестирование до двадцати шпилек для сильного подавления данного гена, оптимизированные реагенты сокращают их количество в среднем до четырех. Более того, в высокопроизводительных скрининговых исследованиях будет легче определить положительные результаты и интерпретировать отрицательные результаты.
«Мы переносим технологию от молекулярного жука к Lamborghini», – проводит аналогию Зубер. "Обновление простое, и существующие реагенты могут быть адаптированы с минимальными усилиями.«Зубер и его сотрудники из IMP предоставляют новый метод и реагенты -« полный набор инструментов для эффективной РНКи », как он это называет – научному сообществу. Партнеры по сотрудничеству и коллеги из IMP, которые уже испытали эти новые реагенты, полностью убеждены в преимуществах.
Улучшение поиска новых лекарств
В будущем исследование Зубера позволит лучше использовать потенциал РНКи в исследованиях рака. Несмотря на огромные усилия, фармацевтическим компаниям еще не удалось разработать РНКи в качестве лекарственного средства для людей. Однако крупномасштабные «РНКи-скрининг» представляют собой уникальную процедуру поиска и тестирования наиболее многообещающих генов-мишеней для новых лекарств перед запуском медленного и дорогостоящего процесса разработки нового лекарства.
Оптимизированные реагенты для РНКи особенно полезны для таких высокопроизводительных скринингов, так как большее количество генов можно тестировать одновременно с более высокой эффективностью и точностью. И, что наиболее важно, внедрение оптимизированных инструментов РНКи снизит риск пропуска многообещающих целей для будущего терапевтического использования.