За десятилетие, прошедшее с момента появления редактирования генов CRISPR-Cas9, исследователи использовали эту технологию для удаления или изменения генов во все большем числе типов клеток. Теперь исследователи из институтов Гладстона и Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF) добавили в этот список человеческие моноциты — белые кровяные тельца, которые играют ключевую роль в иммунной системе.

Команда адаптировала CRISPR-Cas9 для использования в моноцитах и ​​показала потенциальную полезность этой технологии для понимания того, как иммунная система человека борется с вирусами и микробами. Их результаты были опубликованы сегодня онлайн в журнале Cell Reports .

«Эти эксперименты заложили основу для многих других исследований взаимодействия между основными инфекционными заболеваниями и иммунными клетками человека» , — говорит старший автор Алекс Марсон, доктор медицины, доктор философии, директор Института геномной иммунологии Гладстона-UCSF и доцент кафедры медицина в UCSF.

«Эта технология открывает двери для идентификации человеческих генов, наиболее важных для функции моноцитов, и для разработки новых терапевтических стратегий против ряда патогенов», — добавляет соавтор исследования Неван Кроган, доктор философии, старший научный сотрудник Gladstone and директор Института количественных биологических наук при UCSF.

От одной иммунной клетки к другой

Моноциты — это иммунные клетки, выполняющие широкий спектр функций в защите человеческого организма от патогенов. В рамках своей нормальной функции моноциты могут давать начало двум другим типам иммунных клеток: макрофагам, которые поглощают и разрушают чужеродный материал в организме, и дендритным клеткам, которые помогают распознавать патогены и запускать более специфические иммунные ответы.

Команда Марсона ранее изучала Т-клетки, другой класс иммунных клеток, используя технологию CRISPR-Cas9 для выборочного удаления генов из клеток и наблюдения за последствиями. Их результаты помогли указать на цели для новых иммунных методов лечения, которые делают Т-клетки более эффективными в борьбе с болезнями.

Однако общеизвестно, что моноциты трудно изучать в лаборатории. Мало клеток циркулирует в крови, и в чашке Петри они ведут себя иначе, чем внутри тела. Таким образом, применение CRISPR-Cas9 к моноцитам потребовало корректировки стандартных протоколов. Команде пришлось разработать подход, который не только изменил бы гены внутри моноцитов, но и обеспечил бы функциональность этих отредактированных клеток.

«Редактирование моноцитов было сложной задачей, но мы чувствовали, что очень важно повторить успех, достигнутый нами с Т-лимфоцитами, в других иммунных клетках», — говорит Джозеф Хайатт, первый автор исследования и аспирант лабораторий Марсона и Крогана.

Способ изучения инфекций

Группа показала, что моноциты, отредактированные с помощью подхода, основанного на CRISPR, все еще могут давать рост как макрофагам, так и дендритным клеткам. Чтобы подтвердить, нормально ли ведут себя эти новые отредактированные клетки, исследователи заразили клетки, выращенные в лаборатории, микробом, вызывающим туберкулез. Они обнаружили, что макрофаги, происходящие из отредактированных моноцитов, все еще были способны поглощать патоген.

Затем исследователи показали, что использование CRISPR-Cas9 для удаления гена SAMHD1 из моноцитов — и, следовательно, образующихся макрофагов — увеличило более чем в пятьдесят раз заражение клеток ВИЧ. Хотя уже было известно, что SAMHD1 защищает клетки человека от ВИЧ, эксперимент подтвердил успех их подхода к редактированию генов в моноцитах и ​​его перспективность для изучения заболеваний.

Лаборатория Крогана последние годы каталогизирует человеческие белки, которые вирусы используют для заражения клеток и их размножения. Его исследования включали ВИЧ, туберкулез, вирус Эбола и вирус денге — вирусы, поражающие макрофаги и дендритные клетки . Новая способность редактировать гены в этих клетках поможет его команде подтвердить свои выводы и выявить уязвимости, которые могут помочь в борьбе с этими заболеваниями в будущем. Это также может указывать на цели для лекарств, которые помогают повысить способность моноцитов бороться с инфекциями или в первую очередь блокировать захват моноцитов вирусами.