Регуляция репликации аденовирусов человека с помощью РНК-интерференции

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Аденовирусы являются причиной большого числа инфекционных заболеваний человека. Офтальмологические инфекции - аденовирусный конъюнктивит и эпидемический кератоконъюнктивит - вызывают, в основном, аденовирусы человека, относящиеся к группе D. Недостаточная эффективность современных методов лечения аденовирусной инфекции обусловливает необходимость поиска и разработки лекарственных средств, избирательно воздействующих на возбудителей данного заболевания. Потенциальными мишенями для создания терапевтических препаратов служат ранние гены аденовирусов человека, такие, как ген ДНК-полимеразы Е2В и ген Е1А, играющие важную роль в репликации вирусной ДНК. В настоящей работе предложен подход к эффективному подавлению репликации аденовирусов группы D человека с помощью РНК-интерференции. Созданы модельные линии клеток, которые позволяют быстро определять эффективность действия интерферирующих РНК, комплементарных различным участкам мРНК гена Е1А. Нами показано значительное подавление экспрессии Е1А с помощью интерференции РНК в таких клетках. Также показана высокая эффективность малых шпилечных РНК, специфичных в отношении ранних генов E1A и E2B аденовирусов группы D человека, при подавлении репликации аденовирусов типа D8 и D37 в первичных клетках лимба роговицы глаза человека. Мы надеемся, что результаты нашего исследования смогут послужить основой для разработки современных лекарственных средств для борьбы с заболеваниями человека, вызываемыми аденовирусами.

Полный текст

ВВЕДЕНИЕ Проблема аденовирусных заболеваний глаз относится к числу наиболее актуальных в современной биомедицине в связи с широким распространением и высокой частотой вспышек аденовирусной инфекции. Аденовирусы вызывают инфекционные заболевания дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта человека. К аденовирусной офтальмологической инфекции относятся такие заболевания, как аденовирусный конъюнктивит - воспаление оболочки глаза, и эпидемический кератоконъюнктивит - сочетанное воспаление конъюнктивы и роговицы [1]. В России ежегодно эпидемический кератоконъюнктивит выявляют более чем у 300000 человек [2]. Наиболее тяжелые поражения глаз вызывают аденовирусы человека (HAdV), относящиеся к группе D (типы D8, D19, D36 и D37) [3]. HAdV-инфекциям подвержены все возрастные группы [4]. В России по поводу воспалительных заболеваний глаз к офтальмологу обращается примерно 18 млн человек в год, что составляет до 80% случаев временной нетрудоспособности по причине офтальмологических заболеваний и 10-30% случаев снижения остроты зрения и слепоты [5]. Эпидемический характер распространения, большие потери по временной нетрудоспособности, высокая вероятность развития осложнений - временной или стойкой утраты зрения, многообразие клинических проявлений определяют медико-социальную значимость аденовирусных заболеваний глаз. Аденовирусные инфекции представляют опасность для людей с заболеваниями иммунной системы [6]. Известно, что к развитию ожирения у детей, а также неалкогольной жировой болезни печени у взрослых приводит заражение аденовирусом типа 36 группы D человека (HAdV D36) [7]. Недостаточная эффективность современных методов лечения аденовирусной инфекции [8] обусловливает необходимость поиска и разработки лекарственных средств, избирательно воздействующих на возбудителей данного заболевания. Потенциальными мишенями для терапевтических препаратов могут быть ранние гены аденовирусов человека, такие, как ген ДНК-полимеразы Е2В и ген Е1А, участвующие в репликации вирусной ДНК [9-11]. Продукты гена Е1А стимулируют переход клеток из фазы G0 в фазу S клеточного цикла. Взаимодействие продуктов гена Е1А с белком ретинобластомы (pRb) приводит к активации фактора транскрипции Е2F1, запускающего экспрессию генов, необходимых для прохождения S-фазы клеточного цикла. Это позволяет аденовирусу эффективно использовать аппарат репликации ДНК инфицированной клетки для репликации собственного генома. Одна из функций фактора транскрипции Е2F1 - трансактивация белка р14/ARF, сопровождаемая индукцией р53-зависимого апоптоза. В ходе вирусной инфекции белок E1B 55 кДа инактивирует р53, не давая ему запустить апоптоз в клетке до завершения цикла репликации аденовируса [12, 13]. Использование малых интерферирующих РНК (siРНК) - коротких дуплексов длиной 21-23 п.н. с выступающими 2-3 нуклеотидами на 3’-концах, способных подавлять экспрессию генов на посттранскрипционном уровне, позволяет изучать функциональную активность генов [14, 15]. Показана возможность использования интерферирующих РНК для подавления экспрессии различных генов-мишеней, в том числе вирусных генов [16-18]. Для доставки интерферирующих РНК в клетки используются рекомбинантные лентивирусные векторы, кодирующие малые шпилечные РНК (shРНК) - предшественники малых интерферирующих РНК [19-21]. Мы считаем, что этот подход можно применить для подавления экспрессии ранних генов Е1А и Е2В [10, 11] HAdV, которые вызывают поражения глаз и дыхательных путей. В представленной работе приведены результаты ингибирования экспрессии гена E1A аденовирусов типов D8, D19, D36 и D37 группы D человека при помощи siРНК и shРНК, а также репликации HAdV D8 и D37 при сочетанном подавлении экспрессии E1A и E2B с использованием shРНК. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ Культуры клеток В работе использовали перевиваемые клетки эмбриона почки человека HEK293 [22], перевиваемые клетки аденокарциномы легкого человека А549 (DSMZ ACC107; Brauschweig, Germany), перевиваемые клетки немелкоклеточного рака легкого человека Н1299 [23], а также первичные клетки лимба человека (Limb) [24, 25]. Клетки линий НЕК293, А549 и Н1299, а также клетки модельных линий А549 Е1А и Н1299 Е1А выращивали на среде DMEM (Life Technologies, Великобритания), содержащей 10% эмбриональной сыворотки крупного рогатого скота (Life Technologies), 4 мM L-глутамина, 1 мM пирувата натрия, стрептомицин/пенициллин в концентрации 100 мкг/мл и 100 ед./мл соответственно при температуре 37оС в атмосфере 5% СО2. Первичные клетки лимба человека культивировали на среде DMEM/F12 (Life Technologies), содержащей 10% эмбриональной сыворотки крупного рогатого скота (Life Technologies), 4 мM L-глутамина, 1 мM пирувата натрия, 10 мМ HEPES, 0.4 мкМ инсулина, 10 нМ дексаметазона, стрептомицин/пенициллин в концентрации 100 мкг/мл и 100 ед./мл соответственно при температуре 37оС в атмосфере 5% СО2. Лентивирусные векторы Рекомбинантные лентивирусные векторы были сконструированы с помощью стандартных методов генной инженерии [26, 27]. Для получения лентивирусных вирионов ДНК рекомбинантных векторов котрансфицировали в клетки линии HEK293 методом Са-фосфатной трансфекции совместно с плазмидами, направляющими синтез всех лентивирусных белков, необходимых для создания инфекционных лентивирусных частиц. Сбор инфекционных псевдолентивирусных частиц проводили в течение 2 дней с интервалом 12 ч. Титрование проводили на клетках линий А549 и Н1299. Вирусные стоки с титрами 5 × 105-5 × 106 использовали для проведения дальнейших исследований. Модельные линии клеток Модельные клетки, в которых экспрессируется ген Е1А аденовируса типа 36 человека (Е1А-D36), получены с помощью трансдукции клеток линий А549 и Н1299 псевдолентивирусными частицами Е1АLeGO-iGT на основе LeGO-iGT-Puro-opt, несущими экспрессирующую кассету «промотор - ген Е1А аденовируса типа 36 человека - IRES - маркерный ген dTomato - ген устойчивости к пуромицину. Для получения клеток модельной линии Н1299 shЕ1А клетки исходной линии Н1299 трансдуцировали лентивирусными частицами, содержащими последовательность, кодирующую shЕ1А, маркерный ген Cerulean и ген устойчивости к антибиотику бластицидину (BSD). Через 48 ч после трансдукции клетки помещали в селективную среду с антибиотиком бластицидином (5 мкг/мл). Селекцию продолжали в течение 10 дней. Затем клетки Н1299 shЕ1А анализировали на проточном цитофлуориметре. Модельные линии Limb shE2B, Limb shE1A и Limb shE2B/shE1A получали, трансдуцируя первичные клетки лимба человека псевдолентивирусными частицами, кодирующими shE2B [10, 11] или shE1A. siРНК Для подавления экспрессии гена E1А HAdV 8, 19, 36 и 37 в компании «СИНТОЛ» (Россия) были синтезированы siРНК, направленные против разных районов мРНК целевого гена. Были синтезированы siРНК длиной 21 п.н.: siE1A-1 (смысловая цепь 5’-GGAGGACUUUGUGAAUACAUU-3’, антисмысловая цепь 5’-UGUAUUCACAAAGUCCUCCUU-3’); s i Е 1 А - 2 ( с м ы с л о в а я ц е п ь 5 ’ - G A G GCUGUGAAUUUAAUAUUU3’, антисмысловая цепь 5’-AUAUUAAAUUCACAGCCUCUU-3’) и siЕ1А-3 (смысловая цепь 5’-GCUCUGUGUUACAUGAAAUUU3’, антисмысловая цепь 5’-AUUUCAUGUAACACAGAGCUU-3’). Эти siРНК гомологичны последовательностям гена Е1А HAdV типов D8, D19, D36 и D37. В качестве контроля использовали siScr, не имеющие гомологии с известными вирусными мРНК, а также мРНК человека, мыши и крысы (смысловая цепь 5’-CAAGUCUCGUAUGUAGUGGUU-3’, антисмысловая цепь 5’-CCACUACAUACGAGACUUGUU-3’). siРНК конструировали с помощью программы Whitehead Institute siRNA Selection Program [28]. Трансфекция siРНК Клетки в фазе экспоненциального роста высевали на 24-луночные планшеты по 3 × 104 клеток/лунку за 1 сутки до эксперимента и трансфицировали siРНК в концентрации 200 нM с помощью Lipofectamine® 2000 Transfection Reagent (Life Technologies) в соответствии с протоколом производителя. shРНК Нами были сконструированы лентивирусные векторы shE1A-LeGO-Cer/BSD и shScr-LeGO-Cer/BSD, кодирующие shРНК: shE1A, которая соответствует siE1А-1 (смысловая цепь 5’-p-aacgATATTAAATTCACAGCCTCcttcctgcaaGAGGCTGTGAATTTAATATtttttc3’, антисмысловая цепь 5’-p-tcgagaaaaaATATTAAATTCACAGCCTCttgcaggaagGAGGCTGTGAATTTAATATcgtt3’), и контрольную shScr (смысловая цепь 5’-p-gatccgCCACTACATACGAGACTTcttcctgtcaCAAGTCTCGTATGTAGTGGtttttg3’, антисмысловая цепь 5’-p-aattcaaaaaCCACTACATACGAGACTTGtgacaggaagCAAGTCTCGTATGTAGTGGcg3’). В настоящей работе мы использовали также лентивирусные векторы shE2B-LeGO-G, кодирующие shРНК, направленную против мРНК гена ДНК-полимеразы Е2В HAdV D8, D19, D36 и D37, и shScr-LeGO-G, описанные ранее [10, 11]. Проточная цитофлуориметрия Уровень флуоресценции клеток измеряли на проточном цитофлуориметре Epics 4XL (Beckman Coulter, США). Сбор и учет данных производили с помощью программного обеспечения WinMDI, версия 2.8. ПЦР в реальном времени Суммарную РНК из клеточных культур выделяли с помощью TRIzol® reagent (Life Technologies) согласно протоколу производителя. Полученную мРНК использовали для построения первых цепей кДНК c помощью набора ImProm-II™ Reverse Transcriptase (Promega, США). Для идентификации в полученной суммарной кДНК нуклеотидных последовательностей E1A-D36 проводили ПЦР в реальном времени с праймерами, специфичными к данному гену: смысловая последовательность 5’-GCATCCAGAGCCATTTGAGC-3’; антисмысловая последовательность 5’-TTAGGGTCGTCATCATGGGC3’. Значения, полученные для каждого образца, нормировали на экспрессию гена «домашнего хозяйства» β-актина. Уровень экспрессии гена β-актина определяли с использованием праймеров: смыслового - 5’-ATGGATGATGATATCGCCGC-3’ и антисмыслового - 5’-CTTCTGACCCATGCCCAC-3’. ПЦР в реальном времени проводили в 96-луночных планшетах на приборе MiniOpticon (Bio-Rad, США) с использованием реагента iQ SYBR Green Supermix (Bio-Rad) в соответствии с рекомендациями производителя. Продукты ПЦР анализировали с помощью программного обеспечения прибора MiniOpticon (Bio-Rad). Определение количества копий генома аденовируса человека HAdV D8 (ATCC® VR-1085AS/RB™ATCC® VR1085AS/RB™) и HAdV D37 (ATCC® VR-929™) были приобретены в American-Type-Culture-Collection (ATCC). Для оценки репликации аденовирусов группы D человека через 6 дней после инфекции клетки, зараженные HAdV D8 и D37, собирали, выделяли суммарную ДНК с помощью набора QIAamp DNA Mini Kit (QIAGEN, Германия) согласно рекомендациям производителя. Количественную ПЦР проводили согласно [29] на приборе Rotor Gene Q cycler (QIAGEN) с использованием реагента TaqMan® Universal PCR Master Mix (Life Technologies). Продукты ПЦР анализировали с помощью программного обеспечения прибора Rotor Gene Q cycler (QIAGEN). Статистическая обработка данных Все данные представлены в виде средних значений ± стандартное отклонение (СО). Статистическую значимость определяли с использованием непарного двустороннего t-теста и программного обеспечения GraphPad Prism 6 (GraphPad Software, США). Значение p < 0.05 считали статистически значимым. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ Получение линий модельных клеток, экспрессирующих ген Е1А HAdV D36 Для определения функциональной активности синтетических siРНК и лентивирусных векторов, направляющих в трансдуцированных клетках синтез shРНК, необходимо было получить модельные линии клеток А549 Е1А и Н1299 Е1А, в которых экспрессируется ген Е1А аденовируса типа 36 человека (E1A-D36). Известно, что экспрессия Е1А в клетках вызывает индукцию р53-зависимого апоптоза [30]. Продукты экспрессии Е1А способствуют переходу покоящейся клетки в S-фазу и нарушению механизмов, контролирующих синтез ДНК. Это увеличивает вероятность возникновения повреждений ДНК в процессе репликации. В ответ на сильное повреждение ДНК белок р53 запускает каскад реакций, приводящих к апоптозу. Поэтому сначала клетки А549 и Н1299 трансфицировали siРНК, комплементарными различным участкам мРНК гена Е1А, а также контрольной siScr. Через 24 ч проводили трансдукцию этих клеток псевдолентивирусными частицами (рис. 1А), содержащими экспрессирующую кассету «промотор - целевой ген Е1А-D36 - IRES - ген флуоресцентного белка dTomato - ген устойчивости к пуромицину». Маркерный ген, кодирующий флуоресцентный белок dTomato, и целевой ген Е1А разделены последовательностью IRES (внутренний сайт посадки рибосомы). IRES позволяет синтезировать несколько белков с одной мРНК в эукариотических клетках. Таким образом, целевой и маркерный гены экспрессируются с сопоставимой эффективностью [31]. Это позволяет косвенно оценить уровень экспрессии гена Е1А, измеряя флуоресценцию белка dTomato с помощью метода проточной цитофлуориметрии. Эффективность экспрессии внесенных генов оцени вали методами проточной цитофлуориметрии (по флуоресценции маркерного белка Tomato), а также ПЦР в реальном времени. Результаты оценки эффективности трансдукции и последующей экспрессии трансгенов с помощью проточной цитофлуориметрии приведены на рис. 1Б,В. Количество клеток модельных линий А549 Е1А и Н1299 Е1А, в которых регистрировали флуоресценцию белка dTomato, составляло 44 и 85% всей популяции клеток соответственно по сравнению с контролем - нетрансдуцированными клетками линий А549 и Н1299. Приведенные результаты свидетельствуют о том, что в полученных модельных трансгенных клетках А549 Е1А и Н1299 Е1А с высокой эффективностью экспрессируются внесенный целевой ген и маркерный ген dTomato в составе кассеты «промотор - ген Е1А-D36 - IRES - маркерный ген dTomato - ген устойчивости к пуромицину». Согласно полученным данным, в модельных линиях А549 Е1А и Н1299 Е1А количество флуоресцирующих клеток значительно различается. Причины гетерогенности линий клеток А549 Е1А и Н1299 Е1А по уровню экспрессии dTomato могут быть связаны с индивидуальными свойствами клеток. В геном трансгенных клеток интегрируется разное количество молекул лентивирусного провируса. Вирусная ДНК встраивается в разные участки генома, что может обеспечивать различную эффективность экспрессии трансгенов. Несмотря на сходство морфологии и происхождения клеток А549 и Н1299, одной из причин могут быть различия этих двух линий. Как известно, экспрессия гена Е1А приводит к р53-зависимому апоптозу. Клетки линии Н1299 дефицитны по белку р53. Следовательно, вероятность развития апоптоза в клетках Н1299 Е1А гораздо ниже, чем в клетках А549 Е1А. Можно предположить, что клетки линии А549 трансдуцируются с той же эффективностью, что и клетки Н1299, но в большинстве трансдуцированных клеток А549 Е1А происходит р53-зависимый апоптоз, что позволяет регистрировать флуоресценцию dTomato в меньшем количестве клеток А549 Е1А, чем в клетках модельной линии Н1299 Е1А. Подавление экспрессии гена Е1А-D36 под действием siРНК Структура экспрессирующей кассеты «промотор - ген E1A-D36 - IRES - маркерный ген dTomato - ген устойчивости к пуромицину» позволяет быстро оценить ингибирующую активность siРНК и лентивирусных векторов, направляющих синтез shРНК - предшественников соответствующих siРНК. Деградация общей для обоих генов мРНК под действием интерферирующих РНК, комплементарных мРНК E1A-D36, приводит к прекращению образования в клетке как продуктов этого гена, так и флуоресцентного белка dTomato, что количественно можно оценить методом проточной цитофлуориметрии. Поскольку экспрессия гена Е1А приводит к индукции апоптоза, эксперимент выполняли следующим образом: siРНК, комплементарные различным районам мРНК Е1А-D36, трансфицировали в клетки линий А549 и Н1299; через 24 ч проводили трансдукцию этих клеток псевдолентивирусными частицами, содержащими экспрессирующую кассету «промотор SFFV - ген Е1А-D36 - IRES - ген флуоресцентного белка dTomato - ген устойчивости к пуромицину». Через 48 и 96 ч после трансдукции эффективность действия siРНК оценивали методами проточной цитофлуориметрии и ПЦР в реальном времени. В результате действия siРНК, комплементарных мРНК Е1А-D36, значительно снижался уровень экспреcсии dTomato (рис. 2). В популяции клеток А549 Е1А, трансфицированных siE1A-1, siE1A-2 и siE1A-3, средняя интенсивность флуоресценции (MFI) dTomato через 48 ч снизилась на 25, 49 и 53% соответственно по сравнению с контролем, а через 96 ч - на 55, 61 и 58%. В качестве контроля использовали клетки линии А549 Е1А, трансфицированные siScr. Определение биологической активности siРНК показало, что уже через 48 ч MFI репортерного белка dTomato в популяции модельных клеток Н1299 Е1А сократилась на 18, 60 и 17% под действием siE1A-1, siE1A-2 и siE1A-3 соответственно по сравнению с контролем, а через 96 ч - на 18, 44 и 56%. Контролем служили клетки линии Н1299 Е1А, трансфицированные siScr. Все представленные результаты получены в ходе трех независимых экспериментов (p < 0.05). Результаты, полученные методом проточной цитофлуориметрии, хорошо согласуются с данными ПЦР в реальном времени. Влияние siРНК на уровень экспрессии мРНК Е1А-D36 в клетках модельных линий оценивали через 48 и 96 ч после трансдукции псевдолентивирусными частицами, кодирующими целевой ген (рис. 3). В клетках линии А549 Е1А через 48 ч после трансдукции под действием siE1A-1, siE1A-2 и siE1A-3 регистрировали снижение уровня экспрессии мРНК Е1А-D36 на 58, 83 и 63% соответственно по сравнению с контролем, а через 96 ч - на 69, 88 и 72%. В клетках модельной линии Н1299 Е1А через 48 ч после трансдукции уровень мРНК Е1А-D36 уменьшался на 28, 71 и 46% при использовании siE1A-1, siE1A-2 и siE1A-3 соответственно по сравнению с контролем, а через 96 ч - на 50, 69 и 47%. Снижение средней интенсивности флуоресценции маркерного белка dTomato происходит медленнее и менее эффективно, чем подавление экспрессии целевого гена на уровне мРНК. Эти данные можно объяснить тем, что флуоресцентный белок достаточно стабилен, и время его полужизни составляет около 72 ч. Согласно данным проточной цитофлуориметрии и ПЦР в реальном времени, наиболее эффективно на экспрессию гена Е1А-D36 действует siЕ1А-2. Ингибирующая активность siРНК определяется группой факторов. К ним относятся вторичная структура мРНК-мишени, уникальность последовательности siРНК, стабильность и термодинамическая асимметрия дуплексов siРНК. Известно, что вторичная структура мРНК-мишени или связанные с ней белки могут затруднять доступ siРНК [15, 32]. Подавление экспрессии гена E1A-D36 с помощью лентивирусного вектора, кодирующего shРНК Нами сконструированы лентивирусные векторы, кодирующие shРНК, соответствующие siE1A-2 (с самым высоким уровнем подавления экспрессии E1A-D36) и контрольной siScr. Лентивирусные векторы могут обеспечить интеграцию последовательности, кодирующей shРНК, в геном клетки, в результате чего будет достигнуто долговременное подавление экспрессии гена-мишени. Основой для таких генетических конструкций послужил лентивирусный вектор LeGO-Cerulean/BSD (рис. 4А), несущий ген маркерного белка Cerulean и ген устойчивости к антибиотику бластицидину. В качестве контроля, иллюстрирующего отсутствие неспецифического действия shРНК, использовали вектор shScr-LeGOCerulean/BSD, несущий шпилечную структуру, не имеющую гомологии с известными вирусными мРНК, а также мРНК крысы, мыши и человека. Такие лентивирусные векторы были введены в геном клеток Н1299 с помощью трансдукции. Через 10 дней селекции клеток Н1299 shЕ1А и Н1299 shScr на бластицидине эффективность трансдукции оценивали с помощью проточной цитофлуориметрии по флуоресценции репортерного белка Cerulean. Количество флуоресцирующих клеток составило 92-98% от общего числа клеток в популяции по сравнению с контролем (нетрансдуцированные клетки линии Н1299). Затем клетки модельной линии Н1299 shE1A трансдуцировали псевдолентивирусными частицами Е1А-LeGO-iGT. Биологическую активность shE1A оценивали через 3, 6 и 10 дней после трансдукции с помощью ПЦР в реальном времени в ходе трех независимых экспериментов (p < 0.05). Уровень экспрессии целевого гена Е1А под действием shE1A снизился на 57, 77 и 80% через 3, 6 и 10 дней соответственно по сравнению с контролем (рис. 4В). Нами показано, что лентивирусные векторы, кодирующие shРНК, существенно подавляют экспрессию целевого гена Е1А-D36. Необходимо добавить, что в модельных клетках в течение 10 дней сохраняется стабильное блокирование экспрессии Е1А-D36, опосредованное экспрессирующими shРНК лентивирусными частицами. Это свидетельствует о высокой эффективности сконструированных нами лентивирусных векторов. Подавление репликации аденовирусов группы D человека с помощью shРНК в первичных клетках лимба роговицы глаза человека Мы оценили способность shРНК, направленных против мРНК ранних генов Е1А и Е2В HAdV, подавлять репликацию вирусов. Первичные клетки лимба человека (Limb) трансдуцировали лентивирусными векторами shE2B-LeGO-G (рис. 4Б) и shE1A-LeGOCerulean/BSD, кодирующими shE2B и shE1A соответственно. В качестве контроля использовали клетки Limb, трансдуцированные псевдолентивирусными частицами, несущими shScr, последовательность которой не имеет гомологии с известными вирусными мРНК и мРНК мыши, крысы и человека. Клетки полученных линий заражали HAdV D8 и HAdV D37, вызывающими эпидемический кератоконъюнктивит, с множественностью инфекции 20 ФОЕ/клетку. Клетки культивировали в течение 6 дней после заражения: этого времени достаточно для завершения полного цикла репликации аденовируса человека. Через 6 дней после инфекции эффективность действия shРНК оценивали методом количественной ПЦР по количеству копий генома HAdV D8 и HAdV D37. Мы наблюдали значительное подавление репликации аденовирусов человека в первичных клетках Limb. Количество копий генома HAdV D8 и HAdV D37 снижалось на 59 и 58% под действием shE2В, на 37 и 30% под действием shЕ1А, а также на 73 и 60% под действием одновременно shE2B и shE1A соответственно по сравнению с контролем (рис. 4Г). Мы предполагаем, что в результате подавления экспрессии ранних генов аденовируса группы D человека цикл репликации аденовируса останавливается на ранней стадии. Это объясняет существенное снижение количества копий генома аденовирусов. Тем не менее нам не удалось добиться полного подавления вирусной репликации. Это можно связать с высоким значением множественности инфекции (20 ФОЕ/клетку), временем анализа образцов - 6 дней после инфекции, тогда как максимальный эффект подавления экспрессии целевых генов с помощью shРНК наблюдается на 9-10 день (рис. 4В) [10, 11], а также невысокой эффективностью трансдукции первичных клеток лимба человека (50-70% флуоресцирующих клеток в популяции по данным флуоресцентной микроскопии). В ходе эксперимента мы использовали первичные клетки лимба человека, входящие в состав роговицы глаза человека, которая поражается при эпидемическом кератоконъюнктивите. Также мы использовали HAdV D8 и D37, основных возбудителей данного заболевания. Таким образом, нам удалось разработать модельную систему аденовирусной офтальмологической инфекции in vitro, и с высокой эффективностью применить shРНК, направленные против ранних генов аденовирусов группы D человека, в качестве предполагаемых терапевтических агентов. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Нами разработан подход к эффективному подавлению репликации аденовирусов группы D человека с помощью РНК-интерференции. С целью оценки ингибирующей активности siРНК, специфичных в отношении гена E1A HAdV D8, D19, D36 и D37, а также лентивирусных векторов, направляющих в клетках синтез аналогичной shРНК, мы получили модельные линии клеток, геном которых содержит экспрессирующую кассету «промотор - ген Е1А-D36 - IRES - маркерный ген dTomato - ген устойчивости к пуромицину». Такие модельные линии клеток позволяют быстро определять эффективность действия интерферирующих РНК, комплементарных различным участкам мРНК целевого гена. Показана высокая эффективность таких векторов при подавлении репликации аденовирусов типов 8 и 37 группы D человека в первичных клетках лимба человека. Сочетанное действие shЕ1А и shE2B приводило к снижению числа копий генома аденовирусов в среднем на 70%. Мы надеемся, что результаты нашего исследования будут полезны для разработки и создания современных лекарственных средств, высокоэффективных при заболеваниях человека, вызываемых аденовирусами.

×

Об авторах

Н. A. Никитенко

Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН

Email: prassolov45@mail.ru
Россия

T. Speiseder

Heinrich Pette Institute - Leibniz Institute for Experimental Virology

Email: prassolov45@mail.ru
Германия

E. Lam

Heinrich Pette Institute - Leibniz Institute for Experimental Virology

Email: prassolov45@mail.ru
Германия

П. M. Рубцов

Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН

Email: prassolov45@mail.ru
Россия

Х. Д. Тонаева

МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова Минздрава РФ

Email: prassolov45@mail.ru
Россия

С. A. Борзенок

МНТК «Микрохирургия глаза» им. акад. С.Н. Федорова Минздрава РФ

Email: prassolov45@mail.ru
Россия

T. Dobner

Heinrich Pette Institute - Leibniz Institute for Experimental Virology

Email: prassolov45@mail.ru
Германия

В. С. Прасолов

Институт молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: prassolov45@mail.ru
Россия

Список литературы

  1. Gonzalez-Lopez J.J., Morcillo-Laiz R., Munoz-Negrete F.J. // Arch Soc Esp Oftalmol. 2013, V.88, №3, P.108-115
  2. Alexeev V.N., Martynova E.B., Zhukova E.A. // Clinical Ophtalmology. Russian Medical Journal. 2005, V.4, P.146-149
  3. Meyer-Rusenberg B., Loderstadt U., Richard G., Kaulfers P.M., Gesser C. // Dtsch Arztebl Int. 2011, V.108, №27, P.475-480
  4. Langley J.M. // Pediatrics in Review. 2005, V.26, №7, P.244-249
  5. Maychuk Y.F. // Russian Ophthalmological Journal. 2008, V.3, P.18-25
  6. Myers G.D., Krance R.A., Weiss H., Kuehnle I., Demmler G., Heslop H.E., Bollard C.M. // Bone Marrow Transplant. 2005, V.36, №11, P.1001-1008
  7. Trovato G.M., Martines G.F., Pirri C., Trovato F.M., Castro A., Garozzo A., Catalano D. // J Clin Gastroenterol. 2012, V.46, №6, P.e46-54
  8. Skevaki C., Galani I., Pararas M., Giannopoulou K., Tsakris A. // Drugs. 2011, V.71, №3, P.331-347
  9. Kneidinger D., Ibrisimovic M., Lion T., Klein R. // Antiviral Res. 2012, V.94, №3, P.195-207
  10. Nikitenko N.A., Speiseder T., Groitl P., Spirin P.V., Prokofjeva M.M., Lebedev T.D., Rubtsov P.M., Lam E., Riecken K., Fehse B. // Biochimie. 2015, V.113, doi: 10.1016/j.biochi.2015.03.010, P.10-16
  11. Nikitenko N.A., Speiseder T., Groitl P., Spirin P.V., Prokofjeva M.M., Lebedev T.D., Rubtsov P.M., Lam E., Riecken K., Fehse B. // Biochimie 2015, V.116, P.166
  12. Isobe T., Hattori T., Kitagawa K., Uchida C., Kotake Y., Kosugi I., Oda T., Kitagawa M. // J Biol Chem. 2009, V.284, №41, P.27766-27779
  13. Yousef A.F., Fonseca G.J., Pelka P., Ablack J.N., Walsh C., Dick F.A., Bazett-Jones D.P., Shaw G.S., Mymryk J.S. // Oncogene. 2010, V.29, №33, P.4693-4704
  14. Bantounas I., Phylactou L.A., Uney J.B. // Journal of Molecular Endocrinology. 2004, V.33, №3, P.545-557
  15. Vilgelm A.E., Chumakov S.P., Prassolov V.S. // Molecular Biology. 2006, V.40, №3, P.339-354
  16. Spirin P.V., Baskaran D., Orlova N.N., Rulina A.V., Nikitenko N.A., Rubtsov P.M., Chumakov P.M., Prassolov V.S., Chernolovskaya E.L., Zenkova M.A. // Molecular Biology. 2010, V.44, №5, P.776-786
  17. Spirin P.V., Nikitenko N.A., Lebedev T.D., Rubtsov P.M., Prassolov V.S., Stocking C. // Molecular Biology. 2011, V.45, №6, P.950-958
  18. Elbashir S.M., Harborth J., Lendeckel W., Yalcin A., Weber K., Tuschl T. // Nature 2001, V.411, №6836, P.494-498
  19. Lebedev T.D., Spirin P.V., Prassolov V.S. // Acta Naturae. 2013, V.5, №2, P.7-18
  20. Singer O., Verma I.M. // Curr Gene Ther. 2008, V.8, №6, P.483-488
  21. Manjunath N., Wu H., Subramanya S., Shankar P. // Adv Drug Deliv Rev. 2009, V.61, №9, P.732-745
  22. Graham F.L., Smiley J., Russell W.C., Nairn R. // J Gen Virol. 1977, V.36, №1, P.59-74
  23. Mitsudomi T., Steinberg S.M., Nau M.M., Carbone D., D’Amico D., Bodner S., Oie H.K., Linnoila R.I., Mulshine J.L., Minna J.D. // Oncogene. 1992, V.7, №1, P.171-180
  24. Borzenok S.A., Onishchenko N.A., Tonaeva K.D., Komakh Y.A., Kovshun Y.V., Strusova N.A. // Russian Journal of Transplantology and Artificial Organs. 2014, V.16, №1, P.12-20
  25. Borzenok S.A., Onischenko N.A., Tonaeva K.D., Komakh Y.A., Suskova V.S., Suskov S.I., Didenko L.V., Shevlyagina N.V., Kost E.A. // Russian Journal of Transplantology and Artificial Organs. 2012, V.14, №2, P.78-85
  26. Weber K., Bartsch U., Stocking C., Fehse B. // Mol Ther. 2008, V.16, №4, P.698-706
  27. Weber K., Mock U., Petrowitz B., Bartsch U., Fehse B. // Gene Ther. 2010, V.17, №4, P.511-520
  28. Yuan B., Latek R., Hossbach M., Tuschl T., Lewitter F. // Nucleic Acids Res. 2004, V.32, №Web Server issue, P.W130-W134
  29. Heim A., Ebnet C., Harste G., Pring-Akerblom P. // J Med Virol. 2003, V.70, №2, P.228-239
  30. Debbas M., White E. // Genes Dev. 1993, V.7, №4, P.546-554
  31. Zhou Y., Aran J., Gottesman M.M., Pastan I. // Hum Gene Ther. 1998, V.9, №3, P.287-293
  32. Nikitenko N.A., Prassolov V.S. // Acta Naturae. 2013, V.5, №3, P.35-53

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Никитенко Н.A., Speiseder T., Lam E., Рубцов П.M., Тонаева Х.Д., Борзенок С.A., Dobner T., Прасолов В.С., 2015

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах