Интерферирующие РНК нападают и выигрывают

Алферовскую премию за лучшую научно-исследовательскую работу в области естественных наук для молодых ученых присудили за создание антивирусного «нанооружия».

Золотую медаль, почетный диплом и чек на сумму 150 тыс. руб. Фонда поддержки образования и науки (Алферовский фонд) вручили в Санкт-Петербурге кандидату биологических наук Мусе Хаитову за исследование "Создание и разработка наноструктур на основе малых интерферирующих РНК (siRNA), обладающих противовирусными свойствами».

Учредитель фонда, вице-президент РАН, лауреат Нобелевской премии Жорес Алферов подчеркнул, что в этом году впервые была объявлена номинация в области бионанотехнологий. Экспертная комиссия признала результаты, полученные лауреатом, "весьма значимыми и перспективными".

Муса Хаитов (заведующий лабораторией нано- и биомедицинских технологий ГНЦ "Институт иммунологии", Москва) на специальном заседании президиума Санкт-Петербургского научного центра РАН выступил с лекцией. Он рассказал, что одной из основных причин тяжелых заболеваний верхних и нижних дыхательных путей у новорожденных и детей раннего возраста является респираторно-синцитиальный вирус (РСВ). Ежегодно в мире в результате заболеваний нижних дыхательных путей, связанных с РСВ, умирает несколько миллионов детей младше 5 лет. Существуют доказательства, что перенесенная в детском возрасте инфекция, приводит к развитию гиперчувствительности дыхательных путей у детей и к развитию бронхиальной астмы в будущем. Также РСВ – основная причина заболеваемости и смертности пожилых людей, взрослых и детей с ослабленным иммунитетом, отметил Хаитов.

Сейчас для лечения РСВ-инфекции применяется, главным образом, симптоматическая терапия. Рекомбинантная человеческая ДНКаза в виде аэрозоля (Pulmozyme) показала недостаточную эффективность. В 1980-х и до середины 1990-х годов активно в качестве средства специфического лечения РСВ-инфекции использовался рибавирин (Virazole). Но более поздние исследования поставили под сомнения эффективность этого препарата, в связи с чем вопрос о целесообразности его применении стал спорным.

Эффективной вакцины против РСВ в настоящее время не существует, хотя на её разработку потрачено много сил. Первые попытки создать вакцину от РСВ в 1960-е годы оказались неудачными. Вакцина в 80% случаев приводила к развитию тяжелых осложнений у детей, таких как пневмония и бронхиолит, которые приводили к госпитализации и даже гибели детей (двух человек) из вакцинированной группы. Вакцины, испытываемые спустя почти 30 лет, также оказались несостоятельными, в том числе из-за того, что они вызывали острую РСВ-инфекцию, либо оказывались слишком ослабленными и не приводили к созданию требуемого иммунного ответа. Таким образом, несмотря на то что, молекулярная биология и эпидемиология РСВ хорошо изучены, средств для эффективного лечения и профилактики РСВ-инфекции до сих пор не разработано.

Лауреат пояснил, что интерференция РНК – это механизм защиты клетки от чужеродного генетического материала, прежде всего от вирусов, обнаруженный у большинства эукариот (эукариоты – организмы, у которых тело клеток имеет четко отграниченное от цитоплазмы ядро). За открытие явления интерференции РНК Эндрю Фаер и Крэг Мело были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине 2006 года. Его суть заключается в том, что двухцепочечная РНК (РНК и анти-РНК образуют двухцепочечную молекулу) при попадании в клетку способна блокировать синтез белковой молекулы, выводя из строя соответствующую РНК. Впервые в ходе эволюции РНК-интерференция, как защита от вирусов, появилась у растений. В ответ на вторжение чужеродной РНК (вируса) растения начинают вырабатывать двухцепочечные молекулы РНК, разрушающие РНК вируса (см. также http://www.nkj.ru/archive/articles/8043/ ).

Целью работы, удостоенной Алферовской премии 2008, была оценка антивирусной активности специфических РНК (siRNA) против мРНК белка Р респираторно-синцитиального вируса в культуре клеток.

Исследователи выбрали шесть потенциально наиболее эффективных последовательностей малых интерферирующих РНК (siRNA) к мРНК белка Р. Оценку противовирусной активности проводили с помощью микроскопического исследования клеток, титрования вируса и определения в культуральной жидкости количества вирусной РНК. Было показано, что даже однократная обработка клеток специфическими siRNA через 4 часа после инфицирования эффективно подавляли репродукцию респираторно-синцитиального вируса в культуре клеток.

Муса Хаитов подчеркнул, что в настоящей работе в экспериментах на клеточной модели инфекции показана потенциальная возможность использования siRNA в качестве эффективного и относительно недорогого противовирусного средства. Применение наномолярных концентраций (10^-9 М) siRNA приводит к снижению титра вируса в культуре клеток в 200-300 раз. При этом вещество считается потенциально успешным в качестве фармакологического терапевтического средства, если оно эффективно в культуре клеток в субмикромолярных концентрациях (10^-6 М). Поэтому терапевтическое использование siRNA кажется весьма перспективным.

Возможность использования siRNA в качестве эффективного специфического противовирусного средства, безусловно, должна реализоваться в разработке надежной, безопасной и не дорогой противовирусной терапевтической методики.

Фонд поддержки образования и науки был учрежден лауреатом Нобелевской премии по физике академиком Жоресом Алферовым в 2001 году. Фонд призван поддерживать отечественную систему школьного и высшего образования, прежде всего в области естественных наук и физики, а также научные проекты молодых ученых. Первым вкладом в фонд была часть Нобелевской премии академика Алферова. Затем к финансированию присоединились коммерческие предприятия, Росатом, региональный государственный фонд поколений Ханты-Мансийского АО.

В число вузов, студенты которых стали стипендиатами фонда, входят Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет и Санкт-Петербургский технический университет, Сургутский государственный университет, Нижневартовский государственный педагогический университет и Югорский государственный университет, а также Московская консерватория. Каждый год один из стипендиатов фонда получает стипендию имени Д.Н. Третьякова. Дмитрий Третьяков занимался созданием и исследованием полупроводниковых гетероструктур. В 1972 году в составе научного коллектива под руководством Жореса Алферова он был удостоен Ленинской премии. В память о Дмитрии Николаевиче было решено учредить специальную именную стипендию в области технологии полупроводниковых материалов.

Претендовать на нее ежегодно может только один студент с кафедры оптоэлектроники Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета. Поддержку фонда также получают ученики и учителя петербургского лицея "Физико-техническая школа".