Исследователи из Института Дж. Крейга Вентера (JCVI), Института Фридриха Леффлера (FLI) и Международного института исследований животноводства (ILRI) разработали систему обратной генетики для вируса африканской чумы свиней (ASFV).
Эта новая система поможет исследователям в разработке вакцин и изучении патогенеза и биологии ASFV, крайне заразного, смертельно опасного вирусного заболевания, поражающего домашних и диких свиней, распространенного в Африке, Европе, Азии и странах Карибского бассейна. Работа опубликована в журнале Science Advances.
Если вирус АЧС достигнет, например, Соединенных Штатов, это может привести к экономическим потерям, превышающим 50 миллиардов долларов за десятилетний период. Профессор JCVI Санджай Ваши, доктор философии, старший автор статьи, отметил: «Разрабатывая синтетическую систему обратной генетики на основе геномики для вируса АЧС, мы не только углубляем наше понимание этого вируса, но и создаем инструменты, которые можно применять к другим новым вирусным угрозам. Это исследование может значительно сократить экономические потери, вызванные вирусом АЧС в мировой свиноводческой отрасли, предоставляя столь необходимые решения для контроля и предотвращения распространения заболевания».
Электронная микрофотография частицы вируса африканской чумы свиней. Автор: Кати Францке, Институт Фридриха Леффлера.
Система обратной генетики позволяет ученым быстро создавать генетически модифицированные версии вируса АЧС и включает несколько этапов.
Сначала ученые конструируют синтетическую ДНК, которая является лабораторной версией генетического материала вируса. Фрагменты вируса АЧС модифицируются, а затем собираются в полноразмерные геномы в дрожжах с использованием их рекомбинационного аппарата. Затем модифицированные геномы переносятся в E. coli, что делает возможным их выделение в больших количествах.
Синтетическая ДНК затем трансфицируется (или искусственно вводится) в клетки-хозяева млекопитающих, которые впоследствии заражаются так называемым вирусом-самопомощником. Этот вирус-самопомощник представляет собой ингибированную версию вируса АЧС, модифицированную с помощью технологии CRISPR/Cas9, мощного инструмента редактирования генов, который может точно разрезать ДНК в определенных местах. Изменения гарантируют, что вирус-самопомощник не сможет реплицироваться самостоятельно. Несмотря на это ингибирование, вирус-самопомощник по-прежнему обеспечивает необходимые белки и механизмы, необходимые для репликации и сборки синтетической ДНК в новые вирусные частицы.
Этот процесс приводит к производству живых рекомбинантных вирусов, содержащих специфические генетические модификации, введенные в синтетическую ДНК. Полученные рекомбинантные вирусы затем могут быть использованы для дальнейшего изучения или разработки вакцины.
«Во всем мире вспышки АЧС привели к разрушительным экономическим потерям, исчисляемым миллиардами долларов, серьезно повлияв на свиноводческую промышленность, продовольственную безопасность и средства к существованию. В Африке последствия могут быть ужасающими, учитывая наличие множественных генотипов вируса и повсеместное отсутствие адекватных мер биологической безопасности для контроля заболевания», - сказал доктор Хуссейн Абкалло, научный сотрудник ILRI и один из авторов статьи.
«Эта платформа дает надежду на разработку новых целевых вакцин, которые смогут защитить здоровье животных, снизить смертность, а также уменьшить воздействие животноводческого сектора на окружающую среду за счет предотвращения ненужных потерь», - добавил он.
Система обратной генетики на основе синтетической геномики, разработанная для вируса АЧС, может быть применена к другим вирусам с неинфекционными геномами, что открывает значительный потенциал для исследований и разработки вакцин. Например, ее можно применить к вирусу узелкового дерматита, двухцепочечному ДНК-вирусу, который в первую очередь поражает крупный рогатый скот, нанося значительный экономический ущерб.
Эту методологию можно также адаптировать для новых РНК-вирусов, таких как вирусы Зика, Чикунгунья, Майяро и Эбола, которые вызвали значительные вспышки и представляют серьезную угрозу для глобального здравоохранения.
Используя синтетическую геномику, исследователи могут быстро разрабатывать инструменты обратной генетики для этих и новых появляющихся вирусов, облегчая изучение их биологии и создание эффективных вакцин и методов лечения.
Помимо профессора Ваши, в исследовательскую группу входили старший автор Люсилла Стейнаа, доктор философии (ILRI) и первые авторы Вальтер Фукс, доктор естественных наук в FLI и Насира Асад-Гарсия (JCVI).
Источник: International Livestock Research Institute. Автор: Мэтью ЛаПуэнт.
На фото - здоровые свиньи в клиническом исследовательском центре ILRI. Источник: ILRI.
