دانشمندان در حال استفاده از CRISPR به صورت نوری برای شناسایی اهداف بالقوه جدید داروهای ابولا | اخبار MIT
بیانیه مطبوعاتی زیر امروز توسط موسسه MIT و هاروارد صادر شد.
اگرچه کانون های ویروس ابولا نادر است ، اما این بیماری شدید و اغلب کشنده است و گزینه های درمانی کمی دارد. به جای هدف قرار دادن خود ویروس ، یک رویکرد درمانی امیدوار کننده قطع پروتئین ها در میزبان انسانی است که ویروس به آن اعتماد دارد. با این حال ، یافتن این تنظیم کننده های عفونت ویروسی با استفاده از روشهای موجود برای خطرناک ترین ویروس ها مانند ابولا ، که به پروتکل های ایمنی بیولوژیکی سطح بالا نیاز دارند ، دشوار و به ویژه چالش برانگیز بوده است.
اکنون محققان این موسسه و آزمایشگاه های بیماریهای عفونی در حال ظهور (NEIDL) در دانشگاه بوستون از یک روش غربالگری مبتنی بر روش غربالگری برای شناسایی ژنهای انسانی استفاده کرده اند که وقتی ساکت هستند ، توانایی ابولا را برای آلوده شدن مختل می کنند. این روش که به عنوان غربالگری نوری متحد (OPS) شناخته می شود ، دانشمندان را قادر می سازد تا حدود 40 میلیون سلول انسانی با CRISPR را آزمایش کنند ، چگونه سکوت هر ژن در ژنوم انسان بر تکثیر ویروس تأثیر می گذارد.
آنها با استفاده از تجزیه و تحلیل یادگیری ماشین از سلولهای شرم آور ، بسیاری از پروتئین های مهمان نواز را که در مراحل مختلف عفونت با ابولا درگیر هستند ، شناسایی کرده اند ، که هنگام سرکوب مثله ویروس برای تکرار. این تنظیم کننده های ویروسی می توانند یک روز برای مداخله درمانی و کاهش شدت بیماری در افرادی که از قبل به ویروس آلوده شده اند کاهش یابد. این روش می تواند برای مطالعه نقش پروتئین های مختلف در هنگام عفونت با سایر عوامل بیماری زا به عنوان راهی برای یافتن داروهای جدید برای درمان دشوار استفاده شود.
مطالعه در ظاهر می شود میکروبیولوژی طبیعی.
نویسنده همسایگان پل بلین ، دانشکده دانشکده می گوید: “این مطالعه قدرت OP را برای مطالعه وابستگی ویروس های خطرناک مانند ابولا به عوامل میزبان تمام مراحل چرخه زندگی ویروس و مطالعه مسیرهای جدید برای بهبود سلامت انسان نشان می دهد.”
پیش از این ، اعضای آزمایشگاه Blainey روش غربالگری پیوستن نوری را به عنوان راهی برای ترکیب مزایای تصاویر قاره ای بالا توسعه داده اند ، که می تواند تعدادی از تغییرات دقیق در تعداد زیادی از سلول ها را در یک زمان نشان دهد ، با صفحه نمایش های مزاحم یونایتد که نشان می دهد عناصر ژنتیکی بر این تغییرات تأثیر می گذارند. در این مطالعه ، آنها با آزمایشگاه رابرت دیوی در BU همکاری کردند تا غربالگری نوری یونایتد را در ویروس ابولا اعمال کنند.
این تیم از CRISPR استفاده می کند تا هر ژن موجود در ژنوم انسان را یک به یک در نزدیک به 40 میلیون سلول انسانی از بین ببرد و سپس هر سلول را با ویروس ابولا آلوده کند. آنها سپس این سلولها را در محل های آزمایشگاهی در محل مستقر کرده و آنها را غیرفعال کردند ، به طوری که بقیه پردازش می توانند در خارج از آزمایشگاه با محتوای زیاد ظروف انجام شوند.
آنها پس از ساخت تصاویر سلولی ، پروتئین ویروسی و RNA مشترک را در هر سلول با استفاده از نرم افزار تجزیه و تحلیل تصویر CellProfiler اندازه گیری می کنند و برای به دست آوردن اطلاعات حتی بیشتر از تصاویر ، به هوش مصنوعی تبدیل شدند. آنها با کمک اعضای تیم در مرکز اریک و وندی اشمیت به صورت نقدی ، به رهبری شرکت مطالعه و عضو دانشکده گسترده کارولین اولر ، از یک مدل تمرینات عمیق برای تعیین خودکار مرحله عفونت ابولا برای هر سلول استفاده کردند. این مدل قادر به ایجاد تمایز ظریف بین مراحل عفونت به روشی با پهنای باند بالا بود که با استفاده از روشهای قبلی امکان پذیر نیست.
“این کار عمیق ترین شیرجه را بازگو می کند ، اما ویروس ابولا باعث می شود سلول باعث ایجاد بیماری شود و اولین نگاه واقعی به زمان آن برنامه ریزی مجدد ، گفت: “هوش مصنوعی به ما توانایی بی سابقه ای برای انجام این کار در مقیاس داد.”
محققان با توالی بخش هایی از راهنمای CRISPR RNA در هر 40 میلیون سلول به صورت جداگانه ، مشخص کرده اند که کدام ژن انسان در هر سلول خاموش شده است ، که نشان می دهد پروتئین های مهمان نواز (و تنظیم کننده های ویروسی بالقوه) هدایت می شوند. این تجزیه و تحلیل صدها پروتئین میزبان را نشان داد ، که در هنگام سکوت ، سطح کلی عفونت را تغییر می دهد ، از جمله بسیاری از موارد لازم برای ورود به ویروس به سلول.
برش ژن های دیگر میزان ویروس موجود در بدن های اختلاط را افزایش داده است ، ساختارهایی که در سلول انسان شکل می گیرند تا به عنوان کارخانه های ویروسی عمل کنند و از پیشرفت بیشتر عفونت جلوگیری کنند. برخی از این ژن های انسانی ، مانند UQCRBوی به نقش ناشناخته در میتوکندری در فرآیند عفونت با ویروس ابولا اشاره کرد ، که احتمالاً می تواند درمانی باشد. در حقیقت ، درمان سلولها با یک مهار کننده UQCRB مولکولی کوچک ، عفونت با ابولا را بدون تأثیر در سلامت خود سلول کاهش می دهد.
ژنهای دیگر ، هنگام ضرب و شتم ، تعادل بین RNA ویروسی و پروتئین را تغییر می دهند. به عنوان مثال مزاحمت ژن به نام بند منجر به افزایش RNA ویروسی بیش از پروتئین شد. در حال حاضر ، محققان در حال انجام مطالعات اضافی در آزمایشگاه برای درک بهتر نقش تسمه و سایر پروتئین ها در عفونت با ابولا و اینکه آیا می توان آنها را از نظر درمانی انجام داد.
در یک سری از صفحه های ثانویه ، دانشمندان برخی از نقش های تحت عنوان ژن های عفونت را با فلسفه مرتبط بررسی کرده اند. سکوت برخی از این ژن ها باعث تکثیر ویروس های سودان و ماربورگ شده است که میزان مرگ و میر بالایی دارند و هیچ درمانی تأیید شده ندارند ، بنابراین یک درمان ممکن است در برابر ویروس های مرتبط با چندین مؤثر باشد.
رویکرد این مطالعه همچنین می تواند برای بررسی سایر عوامل بیماری زا و بیماری های عفونی و جستجوی راه های جدید برای درمان آنها مورد استفاده قرار گیرد.
“با روش ما ، می توانیم بسیاری از خصوصیات را در یک زمان اندازه گیری کنیم و سرنخ های جدیدی را برای تعامل بین ویروس و میزبان فاش کنیم ، به گونه ای که از طریق سایر رویکردهای پیش بینی امکان پذیر نیست.”
این کار تا حدودی توسط مؤسسه بروشیا ، موسسه ملی مطالعه ژنوم انسانی ، صندوق Burroughs Wellcome ، Fanny and بنیاد جان هرتز ، بنیاد ملی علمی ، بورس تحصیلی دکترا جورج اف. شرکت هواپیمایی ، مؤسسه موسسه تأمین شد.
