Природный "черный ящик" больше не заперт: грибы вывели поиск лекарств от рака на новый уровень

Микробиологи десятилетиями секвенировали геномы животных и растений, но грибы оставались "слепым пятном" фундаментальной науки. Мы замечаем их, когда плесень портит продукты или поражает кожные покровы. При этом именно грибы подарили медицине пенициллин и статины — базовые инструменты для борьбы с инфекциями и холестериновыми бляшками.

Грибной "черный ящик"

В дикой среде грибы производят сложные химические соединения, чтобы выживать в борьбе с бактериями. В лабораторной чашке эти "генные пути" засыпают: грибу не нужно защищаться, и он прекращает синтез уникальных метаболитов. Исследователи называют этот потенциал "черным ящиком", доступ к которому долгое время был закрыт.

"Подавляющее большинство представителей царства грибов остаются для нас тайной, хотя их метаболизм — это готовая база для разработки новых лекарственных средств", — отметил в беседе с Pravda.Ru биолог Андрей Ворошилов.

Почему CRISPR-Cas9 здесь бесполезен

Инструмент CRISPR-Cas9, привычный для редактирования многих геномов, в работе с нитевидными грибами действует как кувалда. Он разрывает обе нити ДНК, а клеточные механизмы гриба, пытаясь "починить" код, вносят хаотичные ошибки — вставки или делеции. Это разрушает чистоту эксперимента и делает невозможным точное перепрограммирование сигнальных путей.

Технология fPE7max: точность вместо кувалды

Команда исследователей из Пенсильвании внедрила метод прайм-редактирования, заменяя "буквы" генетического кода по одной. Для этого они доработали систему, создав инструмент fPE7max. Техническое решение строилось на двух защитных барьерах:

Результативность достигла 90 процентов. Это позволило исследователям прицельно удалять "тормозные" последовательности перед геном-регулятором laeA, активируя спящие кластеры генов.

Охота на новые лекарства

Активация скрытых путей привела к получению 18 уникальных молекул. Восемь из них имеют структуры, доселе неизвестные химии. Тесты показали, что некоторые из них обладают избирательной токсичностью: они подавляют активность клеток рака молочной железы и лейкемии, не задевая здоровые ткани.

"Взаимодействие лекарственных компонентов с нашими клетками требует ювелирной точности. Обнаружение молекул с серосодержащими боковыми цепями, атакующих только раковые клетки — это серьезный шаг в сторону прицельной фармакологии", — подчеркнул в беседе с Pravda.Ru клинический фармаколог Алексей Рябцев.

Технологический вызов

Более 90% кластеров генов грибов остаются "темной материей" биологии. Переход от стихийного поиска новых веществ в природе к систематической работе с fPE7max означает смену парадигмы в поиске новых антибиотиков и средств для терапии сложных возрастных заболеваний.

Ответы на популярные вопросы о биоинженерии грибов

Почему именно нитевидные грибы?

Они обладают уникальным метаболизмом, способным производить сложные соединения, которые невозможно синтезировать классическими методами химии.

Является ли прайм-редактирование безопасным?

В отличие от CRISPR, оно не создает разрывов в ДНК, что сводит к минимуму риск случайных мутаций в геноме.

Могут ли эти открытия помочь в борьбе с гипертонией?

Косвенно — да. Исследование позволяет находить новые соединения, которые могут стать структурной основой для препаратов, регулирующих давление или уровень холестерина.

Скоро ли мы увидим лекарства из этих грибов?

Метод доказал концепцию. Теперь предстоит этап долгосрочных клинических испытаний для каждой из выявленных молекул.

Читайте также

• Пластик проникал в ткани без преград: кимчи встало стеной на его скрытом маршруте
• Пока сахар ругают, самое важное проходит мимо: в привычном напитке нашли защитника сосудов
• Сладкий обман раскрыт: этот заменитель сахара толкает организм к метаболическому срыву