През последните десетилетия генното редактиране чрез CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) се утвърди като мощен инструмент в молекулярната биология. Технологията позволява прецизно модифициране на генетичния код, което революционизира медицината. От коригиране на наследствени заболявания до борба с инфекциозни патогени, потенциалът на CRISPR изглежда неограничен. Особено внимание заслужават приложенията на CRISPR в изследванията на инфекциозните заболявания, включително лечението на вируса на човешката имунна недостатъчност (HIV) и диагностицирането на нововъзникващи патогени.
Вирусът на човешката имунна недостатъчност е ретровирус, който вгражда своя генетичен материал в генома на клетките гостоприемници, което прави инфекцията изключително трудна за елиминиране. Текущото лечение включва антиретровирусна терапия, която потиска вирусната репликация, но не предлага окончателно излекуване. CRISPR-Cas9 предоставя нови възможности за премахване на вирусната ДНК от генома на инфектираните клетки.
През 2023 г. учените започнаха клинични изпитвания на EBT-101, терапия, базирана на CRISPR, която използва две насочващи РНК молекули, за да изрязва големи участъци от генома на HIV. Ранните проучвания върху макаци резус (примати) демонстрират, че технологията може безопасно да премахва вирусния генетичен материал, което дава надежда за създаването на ефективна терапия за хората. Въпреки това остават предизвикателства като достигането до латентните резервоари на HIV (в клетки и тъкани в организма) и минимизирането на размера на CRISPR векторите за по-ефективна доставка.
Освен за лечение, CRISPR намира приложение и в диагностиката. Един от впечатляващите примери е тестът CRISPR-BP34, разработен за бързо идентифициране на бактерията Burkholderia pseudomallei, причинител на мелиоидоза (тропическо заболяване с висок процент на фатален край). Традиционните методи за диагностика изискват няколко дни, докато CRISPR-базираните тестове предоставят резултати в рамките на няколко часа. Това е критично важно за навременното започване на лечение и намаляване на случаите на фатален край при инфекциозни заболявания.
CRISPR технологията се използва и за разработването на диагностични тестове за вируси като SARS-CoV-2. Например, CRISPR-Cas13, който е насочен към РНК, предлага бърз и евтин метод за идентифициране на инфекцията, което улеснява овладяването на пандемии.
Антимикробната резистентност е глобален здравен проблем, който ограничава ефективността на антибиотиците. CRISPR предоставя възможност за борба с резистентните патогени, като пренасочва системата за унищожаване на бактериалния геном. Например, учени от университета в Северна Каролина са демонстрирали как CRISPR-Cas3 може да елиминира Clostridioides difficile (C. difficile), бактерия, която често причинява тежки чревни инфекции след употреба на антибиотици. Докато първоначалните резултати са обещаващи, бъдещите проучвания имат за цел предотвратяването на повторна инфекция.
CRISPR не само помага за справяне със съществуващи заболявания, но и играе важна роля в подготовката за бъдещи пандемии. CRISPR-Cas13 системите, които таргетират РНК, са особено подходящи за борба с вируси като тези от семейството на коронавирусите. Наскоро учени от Мюнхен са разработили Cas13d-NCS, която преодолява бариерите при таргетирането на вирусна РНК в цитоплазмата на клетките. Това е значителна стъпка напред в създаването на инструменти за борба с вируси, които причиняват масови епидемии.
Много инфекциозни заболявания, като малария и болестта на Шагас (тропическо паразитно заболяване), се предават от вектори като комари и триатомни насекоми. Генетичната модификация на тези вектори чрез CRISPR предоставя възможност за намаляване на разпространението на патогените. Например, чрез метода „ReMOT Control“, учените са успели за първи път да приложат CRISPR-Cas9 върху триатомни насекоми, които пренасят паразита, причиняващ болестта на Шагас. Това постижение отваря нови възможности за контрол на векторите и предотвратяване на заболявания.
Референции:
1. Technology Networks. How Is CRISPR Gene Editing Being Used in Infectious Disease Research?
2. National Center for Biotechnology Information (NCBI). CRISPR-based strategies in infectious disease diagnosis and therapy
3. National Center for Biotechnology Information (NCBI). Applications and challenges of CRISPR-Cas gene-editing to disease treatment in clinics
