Ученые создали безопасный инструмент для контроля активности генов

Эндогенная регуляция гена с помощью Pac-Cyclone. Автор: Nature Methods (2025). DOI: 10.1038/s41592-025-02860-7

Специалисты из Weill Cornell Medicine разработали универсальную и нетоксичную технологию для контроля активности любого гена в клетке. Такие инструменты «переключения генов» позволяют ученым «включать» или «выключать» целевой ген, чтобы изучать его функции, моделировать заболевания и создавать новые методы лечения. Этот инструмент потенциально может быть внедрен во все области биомедицинских исследований, включая разработку генной терапии.

Новый инструмент под названием Cyclone (управляемый ацикловиром «ядовитый экзон») описан в статье, опубликованной в журнале Nature Methods. Инструмент был создан по аналогии с природной особенностью некоторых генов — сегментом ДНК под названием «ядовитый экзон», который при определенных условиях может блокировать трансляцию гена в белок.

Чтобы создать Cyclone, исследователи сконструировали «ядовитый экзон», который можно вставить в любой целевой ген для подавления его активности. Когда исследователи готовы активировать ген, вводится препарат, связывающийся с «ядовитым экзоном», и активность возобновляется. В отличие от существующих популярных инструментов переключения генов, Cyclone использует относительно нетоксичную молекулу — противовирусный препарат ацикловир — для активации целевого гена.

«Мы считаем, что концепция Cyclone обладает большим потенциалом для различных применений, требующих безопасного и точного контроля генной активности», — заявил старший автор исследования доктор Сэми Джаффри, профессор фармакологии имени Гринберга-Старра и член Онкологического центра Сандра и Эдвард Мейер в Weill Cornell Medicine.

Доктор Сэми Джаффри. Автор: Weill Cornell Medicine

Первым автором исследования стала аспирант лаборатории Джаффри Цянь Хоу.

Cyclone представляет собой значительное улучшение по сравнению с существующими технологиями переключения генов, которые имеют серьезные недостатки. Например, некоторые препараты, используемые для контроля экспрессии генов, такие как тетрациклин, могут оказывать нежелательные, даже токсичные эффекты на клетки. Существующие инструменты также часто модифицируют транскрипты РНК — чертежи белка, производимого целевым геном.

В отличие от них, ацикловир считается безопасным даже в высоких дозах и оставляет транскрипты РНК и результирующие белки неизменными при активации целевого гена.

Исследователи показали, что Cyclone может повышать активность гена практически с 0% до более чем 300% от нормы, в зависимости от дозы ацикловира. Они продемонстрировали, что система Cyclone может использоваться как с искусственными генами, так и с естественными генами, присутствующими в клетках, и может работать с молекулами-переключателями, отличными от ацикловира. Это открывает возможность использования различных систем типа Cyclone для одновременного манипулирования несколькими генами.

Исследователи отмечают, что в будущем системы типа Cyclone могут использоваться в генной терапии в качестве обратимого механизма безопасности для контроля активности терапевтического гена.

Дополнительная информация: Qian Hou et al, A portable poison exon for small-molecule control of mammalian gene expression, Nature Methods (2025). DOI: 10.1038/s41592-025-02860-7

Источник: Weill Cornell Medical College