Вирус Эбола вызывает редкие, но тяжёлые и зачастую смертельные вспышки заболеваний, при этом вариантов лечения немного. Вместо того чтобы нацеливаться на сам вирус, перспективным терапевтическим подходом может стать прерывание работы белков в клетке-хозяине человека, которые необходимы вирусу для размножения.
Однако найти регуляторы вирусной инфекции с помощью существующих методов было сложно, особенно для таких опасных вирусов, как Эбола, для изучения которых требуются строгие протоколы биобезопасности.
Исследователи из Института Броуда и Национальных лабораторий по изучению новых инфекционных заболеваний (NEIDL) при Бостонском университете использовали метод скрининга на основе изображений, разработанный в Институте Броуда, чтобы выявить гены человека, подавление которых нарушает способность вируса Эбола инфицировать.
Метод, известный как оптический пуловой скрининг (OPS), позволил учёным протестировать примерно на 40 миллионах клеток человека с нарушенным CRISPR, как подавление каждого гена в геноме человека влияет на репликацию вируса. Исследование [опубликовано](https://www.nature.com/articles/s41564-025-02034-3) в журнале Nature Microbiology.
Используя анализ изображений возмущённых клеток на основе машинного обучения, они выявили множество белков-хозяев, участвующих в различных стадиях заражения Эболой, подавление которых нарушало способность вируса к репликации.
Эти регуляторы вируса могут стать путём для терапевтического вмешательства и снижения тяжести заболевания у людей, уже инфицированных вирусом. Подход может быть использован для изучения роли различных белков во время заражения другими патогенами в качестве способа поиска новых лекарств от трудноизлечимых инфекций.
«Это исследование демонстрирует возможности OPS для изучения зависимости опасных вирусов, таких как Эбола, от факторов хозяина на всех стадиях жизненного цикла вируса и поиска новых путей улучшения здоровья человека», — сказал соавтор исследования Пол Блейни, член основного факультета Института Броуда и профессор кафедры биоинженерных технологий Массачусетского технологического института.
Ранее сотрудники лаборатории Блейни разработали [метод оптического пулового скрининга](https://phys.org/news/2019-10-imaging-combined-genetic-screening-cells.html) как способ объединить преимущества высокопроизводительной визуализации, которая может показать ряд детальных изменений в большом количестве клеток одновременно, с преимуществами пуловых пертурбационных экранов, которые показывают, как генетические элементы влияют на эти изменения.
В этом исследовании они сотрудничали с лабораторией Роберта Дэйви из Бостонского университета, чтобы применить оптический пуловой скрининг к вирусу Эбола.
Команда использовала CRISPR для нокаута каждого гена в геноме человека по одному в почти 40 миллионах клеток человека, а затем инфицировала каждую клетку вирусом Эбола. Затем они зафиксировали эти клетки в лабораторных чашках и инактивировали их, чтобы дальнейшая обработка могла проводиться вне лаборатории с высоким уровнем биобезопасности.
После получения изображений клеток они измерили общее количество вирусных белков и РНК в каждой клетке с помощью программного обеспечения для анализа изображений CellProfiler, а чтобы получить ещё больше информации из изображений, они обратились к искусственному интеллекту.
С помощью членов команды из Центра Эрика и Венди Шмидт в Институте Броуда под руководством соавтора исследования и члена основного факультета Института Броуда Кэролайн Улер они использовали [модель глубокого обучения](https://phys.org/tags/deep+learning+model/), чтобы автоматически определить стадию заражения Эболой для каждой отдельной клетки. Модель смогла провести тонкие различия между стадиями заражения на высокопроизводительном уровне, что было невозможно с помощью предыдущих методов.
«Работа представляет собой самое глубокое погружение в то, как вирус Эбола перестраивает клетку, чтобы вызвать заболевание, и первый реальный взгляд на время этой перепрограммировки», — сказал соавтор исследования Роберт Дэйви, директор Национальных лабораторий по изучению новых инфекционных заболеваний при Бостонском университете и профессор микробиологии в Медицинской школе Чобаниана и Аведисiana при Бостонском университете. «ИИ дал нам беспрецедентную возможность делать это в масштабе».
Последовательность частей направляющей РНК CRISPR во всех 40 миллионах клеток по отдельности позволила исследователям определить, какой ген человека был подавлен в каждой клетке, что указывает на то, какие белки-хозяева (и потенциальные регуляторы вируса) были задействованы. Анализ выявил сотни белков-хозяев, подавление которых изменяло общий уровень инфицирования, включая многие, необходимые для проникновения вируса в клетку.
Нокаут других генов увеличивал количество вируса в тельцах включения — структурах, которые образуются в клетке человека, чтобы действовать как вирусные фабрики, и предотвращал дальнейшее прогрессирование инфекции. Некоторые из этих генов человека, такие как UQCRB, указали на ранее не признанную роль митохондрий в процессе заражения вирусом Эбола, которую можно было бы использовать в терапевтических целях.
Другие гены при подавлении изменяли баланс между вирусной РНК и белком. Например, нарушение гена под названием STRAP приводило к увеличению вирусной РНК по сравнению с белком. В настоящее время исследователи проводят дальнейшие исследования в лаборатории, чтобы лучше понять роль STRAP и других белков в заражении Эболой и возможность их терапевтического применения.
В серии вторичных скринингов учёные изучили роль некоторых выделенных генов в заражении родственными филовирусами. Подавление некоторых из этих генов прервало репликацию вирусов Судана и Марбурга, которые имеют высокий уровень смертности и не имеют утверждённых методов лечения, поэтому возможно, что одно лечение может быть эффективным против нескольких родственных вирусов.
Подход, использованный в исследовании, также может быть использован для изучения других патогенов и новых инфекционных заболеваний и поиска новых способов их лечения.
«С помощью нашего метода мы можем измерять множество признаков одновременно и раскрывать новые ключи к разгадке взаимодействия между вирусом и хозяином, что невозможно с помощью других подходов к скринингу», — сказала соавтор исследования Ребекка Карлсон, бывший аспирант в лабораториях Блейни и Нира Хакохена в Институте Броуда, которая вместе с соавтором исследования Дж. Дж. Паттеном из Бостонского университета возглавляла работу.
Предоставлено [Массачусетским технологическим институтом](http://web.mit.edu/).
Другие новости по теме
- Учёные считают, что череп ребёнка, которому 140 тысяч лет, может окончательно доказать факт гибридизации человека и неандертальца
- Предписанное сжигание угрожает выживанию сцинков и других диких животных
- Исследование предполагает, что данные могут скрывать снижение численности стальноголового лосося в Британской Колумбии
- От регистрации до «бума рождаемости»: «отели» для морских коньков оживляют подводную жизнь Сиднея
- Потеря лугов и распространение древесных растений приводят к сокращению популяции золотогорлого попугая
- Утрата природных территорий и интродукция экзотических видов снижают уловы в реке Парана в Бразилии
- Микроскоп на базе искусственного интеллекта прогнозирует и отслеживает агрегацию белков, связанную с заболеваниями мозга
- Острова Кука ведут войну с «чумой» из прожорливых морских звёзд
- Уругвай столкнулся с новой угрозой для своих пальм: крошечный красный жук
- Исследование показало, что прослушивание звуков креветок-щелкунов — эффективный инструмент для мониторинга здоровья коралловых рифов
Другие новости на сайте
- Ископаемый позвонок раскрывает скрытое разнообразие древних рептилий перед крупнейшим массовым вымиранием на Земле
- 🎮 Gran Turismo 7 обновляется до версии 1.61: Honda N-ONE RS ’22, новые гонки и диалоги в кафе! Полный список изменений
- Борьба с огнём с помощью инноваций: общеевропейские усилия по преодолению экстремальных лесных пожаров
- Tesla выпустит более дешёвую модель для привлечения покупателей-первопроходцев
- 🎮 Производительность PS5 Pro разочаровала в долгожданной RPG: игроки в ярости! 💥
- 🚀 Предстоящие игры на PS5 в 2025 году — Лучшие новинки PlayStation 5 🎮
- Из-за тарифов компания Hyundai зафиксировала снижение своей операционной прибыли.
- Как землетрясения влияют на микробные сообщества в озёрах
- Цена XRP сформировала двойную вершину: грядет обвал?
- Учёные считают, что череп ребёнка, которому 140 тысяч лет, может окончательно доказать факт гибридизации человека и неандертальца