Nature：锌指蛋白技术助力HIV治疗

　　

遗传改造的免疫细胞将具有抑制HIV病毒的活性。

 

 

 

酶可以创造一种量身定制的细胞，用于病人治疗抵抗HIV。

 

研究人员发现按照传统设计方案制备一种酶可作用于某一具体的基因，翻译一种人类关键的血细胞，应用这种关键的血细胞可以抵抗HIV病毒。研究人员希望用此技术制备病人自体细胞（优点：不产生免疫排斥）进行遗传改造，再将改造后的细胞植入病人体内达到抵抗疾病的目的。

 

理论上来说，这项技术的优势关键在于允许科学家设计一种酶，酶与人类基因组任意位点结合（通过对酶不同的设计选择与酶对应的结合位点），进而对产生疾病的基因序列进行剪接或是修正，达到治疗疾病的目的。

 

这项技术使用载体是锌指蛋白，锌指蛋白是人体中常见的蛋白，主要功能是调控基因的表达活动。锌指蛋白锌指的意思是蛋白分为几个节段，每个节段都能识别DNA上的三种化学信号序列中某一特异的序列并与之结合。

 

研究人员选用锌指蛋白是看重这种蛋白的一种优势，它的每个锌指都结合在一起，而每个锌指可以与人类基因组上的30亿对碱基对的特异相对应位点结合。研究人员将锌指与特定的酶捆绑在一起，这种特定的酶作用于相对应的DNA片段，当DNA遭到破坏时细胞会沉迷于修复工作中，因此特定片段的基因表达程序就会被关闭。

 

在California和Richmond，一家以锌指蛋白技术为基础的公司Sangamo BioSciences公司应运而生，几年前这家公司就开始设计用于与CCR5基因结合并阻断CCR5活性的酶，阻断CCR5活性可激活T细胞抵抗HIV的能力。通常HIV病毒紧紧吸附在CCR5表达的蛋白上，并感染T细胞，我们知道在自然条件下CCR5基因突变的人对HIV具有天然的抵抗力。

 

抵抗HIV

Sangamo公司开始与位于宾夕法尼亚州费城的Abramson Family 癌症研究所Carl June带领的实验室开展合作，设计各种应用酶，从中筛选最适合用于阻断CCR5基因的酶。他们在Nature Biotechnology上报道，最佳的酶可阻断人类T细胞中40-60%的CCR5基因的表达活性。

 

他们继续研究阻断CCR5基因的小鼠T细胞可部分地保护小鼠免受HIV攻击。研究人员在实验室用一周时间培养人类T细胞（阻断CCR5表达），将数百万个上述细胞注入小鼠体内，再对小鼠进行HIV攻毒试验。50天后，对小鼠体内病毒数量进行计算，结果发现接受改造T细胞注射的小鼠体内的HIV病毒比对照组（阴性对照）小鼠体内的HIV病毒低7倍。

 

费城宾夕法尼亚大学的James Hoxie说，实验结果是令人生畏的。研究人员改造基因，通过实验检验这种方法能否使细胞获得抵抗HIV的能力，结果是肯定的，改造后的细胞能抵抗HIV。Hoxie没有参与最近的研究，但是不久的未来他将与June合作研究锌指蛋白。

 

June和Sangamo计划在人体上检验这项技术。June在之前的研究中，已经成功地建立体外大量培养获得人类T细胞的技术。Elena Perez最近在June的实验室参与了大量的研究工作，他说，在今年年尾或是明年年初实验室计划进行人体试验检验该技术是否安全。

 

许多的研究小组和公司正在研究阻断HIV与CCR5结合的技术。但是新设计的药物要进行多次重复的验证，如果锌指蛋白技术成功的话，将对CCR5基因产生永久的改变，并产生一个抵抗HIV的细胞库，源源不断产生抵抗HIV病毒的T细胞。

 

精准的发射

Hoxie说，这项技术的成功或是失败的关键在于：特异性！如果设计的酶不能与预期的DNA区域结合，而与基因组其他部位结合，那么将导致DNA区域产生突变，不仅抵抗HIV失败，还可能产生可怕的后果（不能预测错误结合将在什么位点将造成什么样的危害）。所以说，如果射击不能瞄准的话，后果是不堪设想的。

 

Perez说，研究小组尝试确保酶与位点结合的精准性，保证酶只与所需要的一个位点结合（不与其他非特异的位点结合）。我们将长时间研究确保做到这点。我们设计的酶有两个不同结构的部位，每个部位与四个锌指蛋白匹配结合，这4个锌指蛋白识别DNA序列上的12碱基。这种酶的两个部分都必须与CCR5基因紧密地连接才具有剪接DNA的活性。

 

在人类基因组里不可能在其他的部位存在有相同的12碱基序列。研究人员将酶与其他相似的序列进行实验时发现，酶极少会错误的与其他DNA位点结合。发生最大错误几率的位点是CCR2基因位点，CCR2与CCR5序列十分相似，不过就是CCR2被阻断，对人类不会造成的致死性的影响，并且研究人员怀疑阻断CCR2有可能延迟某些疾病的发生。

 

锌指技术具有多种用途。Sangamo公司在实验中研究锌指技术，用于沉默其他生物体的基因表达。几年前，他们就使用这项技术取代了基因拷贝突变技术。

 

Hoxie说，我尤记得初次见到锌指技术的图解时，我认为锌指技术在编辑人类基因组方面具有广阔的应用前景。慢慢地将实现从实验技术到实践应用的跨越。

 

原文标题：esigner protein tackles HIV

（生物通 张欢）