T4 jest dobrze znanym naukowcom bakteriofagiem, czyli należy do wirusów infekujących i zabijających (choć nie zawsze) bakterie. Prace nad wykorzystaniem bakteriofagów do zwalczania chorobotwórczych bakterii trwają od początków XX wieku, jednak bez większych sukcesów, ponieważ potrafią one zakażać zwykle tylko jeden gatunek bakterii (tak jak T4). Tym razem naukowców zainteresowała możliwość wykorzystania bakteriofagów jako nośnika DNA. Te bakteriofagi, które nie zabijają bakterii (zwane łagodnymi), potrafią bowoiem wbudować swój materiał genetyczny w bakteryjne DNA.

Coraz częściej stosowaną metodą leczenia ludzi jest modyfikowanie genetyczne komórek wewnątrz lub na zewnątrz organizmu. Głównym problemem jest w tym przypadku dostarczenie do komórek niezbędnych "części zamiennych", zwłaszcza DNA.

Przykładem może być sytuacja w postępującym osłabieniu mięśni, zwanym dystrofią mięśniową Duchenne'a. Przyczyną tej choroby są mutacje w genie dla białka zwanego dystrofiną. Aby wytworzyć prawidłową cząsteczkę dystrofiny, potrzeba około 11 000 par zasad. Jednak w stosowanych jako nośniki DNA wirusach nie ma aż tyle miejsca.

Badania (DOI: 10.1038/s41467-023-38364-1) nad bakteriofagiem T4 przeprowadził prof. Venigalla Rao z The Catholic University of America w Waszyngtonie. Po zmodyfikowaniu, obejmującym na przykład zmianę jego powłoki, wirus ten może przenosić nici DNA o długości do 171 000 par zasad – czyli około 20 razy więcej niż największe istniejące wirusy stosowane w terapiach genowych. Oprócz DNA T4 może przenosić ponad 1000 innych cząsteczek, na przykład RNA i białka.

"Możemy połączyć to wszystko w jedną cząsteczkę i być w stanie dążyć nie tylko do terapii, ale potencjalnie do wyleczenia" – zaznaczył Rao.

Podczas eksperymentów zespołowi Rao udało się dostarczyć gen dystrofiny do ludzkich komórek rosnących w hodowli – dzięki czemu zaczęły one wytwarzać pełnowymiarowe białko. Powiodła się również próba jednoczesnego dostarczenia do ludzkich komórek wielu cząsteczek, co pozwoliło na edytowanie kilku genów, wyłączanie innych genów i zmuszanie każdej komórki do produkcji różnych białek w tym samym czasie.

Jak zapewniają autorzy badań, zmodyfikowane wirusy będą znacznie tańsze i łatwiejsze do wytwarzania niż wirusy stosowane obecnie w terapii genowej – nie trzeba ich bowiem hodować w ludzkich komórkach.

Problem w tym, że dotychczas nie udało się wykazać, aby zmodyfikowane wirusy T4 mogły być wykorzystywane do dostarczania genów do komórek wewnątrz ciała, potrzebne są zatem dalsze badania. Natomiast działanie na komórki poza ciałem powinno być zdaniem ekspertów możliwe już wkrótce – na przykład jeśli chodzi o łatwiejszą i skuteczniejsza modyfikację komórek odpornościowych, aby mogły one zwalczać nowotwory.(PAP)

Autor: Paweł Wernicki

pmw/ zan/