Тезаурус

Обратная генетика — методология анализа функции гена в порядке, «обратном» классическому. Классическая генетика детектировала фенотипические изменения и имела конечной целью найти участок ДНК, вызывающий обнаруженные изменения. «Обратная генетика» анализирует фенотипический эффект, получаемый от внесения изменений в известную последовательность ДНК, функция которой тем не менее неизвестна.

Развитие обратной генетики совпадает с возникновением технологий высокопроизводительного секвенирования и компьютерного анализа генома, которые позволили «на кончике пера» идентифицировать различные консервативные семейства белков, встречающихся у широкого спектра организмов, но имеющие неясную функцию. Исследование функции этих и других интересных единиц генома методом обратной генетики получило мощный толчок благодаря эффективным методам геномного редактирования, в частности, CRISPR, спсобных обеспечить направленное введение мутации in vivo.

Термин «обратная генетика» может употребляться в несколько ином и более узком смысле применительно к вакцинам против РНК-вирусов: «ослабленный» изолят вируса, служащий для создания вакцины, получают на основе обратно транскрибированных из вирусной РНК ДНК-копий вируса, не существующих в природе. Начало этому подходу дала работа по созданию инфекционной копии полиовируса на основе ДНК, полученной из РНК вируса обратной транскрипцией.

«Обратные» методы в создании вакцин не ограничиваются конверсией вирусной РНК в ДНК. Недавно создан подход, названный «обратная вакцинология». Классические антибактериальные вакцины создаются на основе известных антигенов, защитный иммунный ответ к которым формируется естественным путем. Антигены идентифицируют, как правило, используя защитные антитела. Это может оказаться сложным, поскольку антитела вырабатываются на широкий спектр антигенов, при этом протективный эффект имеет лишь их незначительная часть. Обратный подход начинается с компьютерного анализа потенциально иммуногенных белков патогена. Идентифицируются потенциально мембранные и секретируемые белки, белки, факторы вирулентности и другие патоген-српецифические белковые молекулы. Из проанализированного пула отбирают наиболее перспективных кандидатов и тестируют in vitro и in vivo. К настоящему времени методом обратной вакцинологии получено несколько клинически используемых вакцин и вакцинных кандидатов.

Наконец, описаны и более сложные случаи применения «обратных» методологий, один из которых можно рассматривать как гибрид обратной генетики и «обратной фармакологии». В классическом современном подходе к разработке лекарств мишень для потенциального лекарства определяют в первую очередь, а для создания препарата к ней подбирают ингибитор. Мутантная мишень может использоваться для модернизации препарата и исследования механизма ингибирования. Такой подход весьма эффективен для мишеней в клетках человека, однако для бактерий он оказался малопригодным: большинство отобранных к внутриклеточной мишени химических соединений неспособны проникнуть через клеточную стенку микроорганизмов. Проверка соединений напрямую на бактериях выявляет токсические вещества, но как идентифицировать их мишень? Выход был найден при разработтке противотуберкулезного препарата: исследователи сначала получили лекарственно-устойчивые мутанты к бактерицидной молекуле, а затем определили ген, в котором находилось подавляющее большинство мутаций. Исследование продукта этого гена in vitro позволило валидировать как саму мишень, так и «обратный» подход к созданию антибиотиков.