Вчені з Північної Кароліни поставили еволюцію на службу людині.
Еволюція — рушійна сила життя, і, як будь-яку силу, її можна поставити на службу людині. У природних умовах тиск середовища і відбір змушують організм виробляти нові адаптації, щоб вижити і розмножитися. Використовуючи такий підхід в лабораторії, біологи називають його «спрямованої еволюцією». Він вже дозволяє отримувати мікроби і клітини, гени та білки з потрібними властивостями, а в 2018 році піонери цієї методики були удостоєні Нобелівської премії з хімії, пише naked-science.ru.
Однак навіть спрямована еволюція вимагає часу і безлічі поколінь, ускладнюючи застосування цього перспективного методу. Прискорити процес обіцяє нова методика VEGAS (Viral Evolution of Genetically Actuating Sequences, «Вірусна еволюція генетичної стимуляції послідовностей»), запропонована вченими з Університету Північної Кароліни. Стаття Брайана Рота (Bryan Roth) і його співавторів опублікована в журналі Cell.
Ключовим нововведенням технології стало застосування вірусу лихоманки Синдбис, що відрізняється високою мінливістю і здатністю заражати клітини ссавців. Модифіковані вірусні частинки не несуть небезпечних генів, зате вчені додали до них гени, що дозволяють виконувати потрібну операцію всередині клітини-господаря. Такі віруси можуть направлено вбудовуватися в певні ділянки ДНК і створювати в них «гарячі» точки особливо високої мінливості. Залишається створити тиск відбору, і відповідний ген починає еволюціонувати на порядки швидше.
Для демонстрації VEGAS у справі автори провели декілька експериментів. Зокрема, вони змусили клітини виробити нову форму тетрациклін-контрольованого фактора активації (tTA). Цей білок служить звичайної метою тетрацикліну, доксицикліну і споріднених їм антибіотиків, однак після застосування VEGAS у ньому всього за тиждень з’явилися 22 нові мутації, які зробили tTA несприйнятливим до цих препаратів. Для порівняння, традиційні методи спрямованої еволюції зажадали для цього більше чотирьох місяців і дозволили отримати білок всього з двома мутаціями і лише частково стійкий до антибіотиків.
Можливо, в майбутньому VEGAS стане важливим елементом створення нових ліків, щеплень і вакцин. Сьогодні цей процес розтягується на роки, але з прискореною «вірусної еволюцією» може різко скоротитися по часу.
Наука і технології