CRISPR突破性成果:首次在活体动物中除掉HIV

【字体: www.ebiotrade.com 时间:2016年5月20日 来源:生物通

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  HIV-1是引起艾滋病的主要病原体。Temple大学的研究人员首次使用CRISPR-Cas9基因编辑技术,成功从活体动物基因组中切除了HIV-1 DNA。这一突破性研究发表在Gene Therapy杂志上,是通过基因编辑治疗HIV的关键一步。

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生物通报道:艾滋病在世界范围内广泛传播,严重威胁着人类健康和社会发展,一直受到人们的高度重视。近十年来HIV的治疗和预防已经取得了巨大的进步,HIV携带者的寿命大大延长,新HIV感染者已经从2002年的三百三十万减少到了2012年的两百三十万。但人们仍未找到治愈这种疾病的有效途径,也没有开发出相应的疫苗。

HIV-1是引起艾滋病的主要病原体。Temple大学的研究人员首次使用CRISPR-Cas9基因编辑技术,成功从活体动物基因组中切除了HIV-1 DNA。这一突破性研究发表在Gene Therapy杂志上,是通过基因编辑治疗HIV的关键一步。

细菌一直在与病毒或入侵核酸进行斗争,为此它们演化出了多种防御机制,CRISPR-Cas9适应性免疫系统就是其中之一。规律成簇的间隔短回文重复CRISPR与内切酶Cas9的组合,可以在引导RNA的指引下,靶标并切割入侵者的遗传物质。2012年研究者们利用这一特点,将CRISPR系统发展成了强大的基因组编辑工具。该系统使用简单而且扩展性强,很快便成为了生物学领域的香饽饽。

“我们在这项研究中展示,CRISPR-Cas9基因编辑系统能够有效进入两种小型动物模型的多种器官,从宿主细胞基因组中切除大片段病毒DNA,”领导这项研究的Kamel Khalili教授解释道。

目前的HIV疗法主要是使用一组抗逆转录病毒药物。虽然抗逆转录病毒药物能有效抑制HIV复制,但却无法将HIV-1清除出受到感染的细胞。如果抗逆转录病毒治疗中断,HIV就会重新复制让患者发展成艾滋病。因为这种病毒的DNA能够藏身在记忆性CD4+ T细胞组成的“蓄水池”中,不受治疗药物的影响。

Dr. Khalili及其同事此前已经用CRISPR/Cas9基因编辑系统,在体外培养的细胞中清除了HIV-1。现在他们希望通过这种技术清除转基因大鼠和小鼠体内的HIV-1。研究人员用重组腺相关病毒(rAAV)载体将CRISPR/Cas-9送入大鼠和小鼠血液,在两周后收集这些动物的组织进行DNA分析。他们发现,基因编辑技术在各种组织中成功切除了HIV-1 DNA片段,包括大脑、心脏、肾脏、肝脏、肺部、脾脏和血细胞。病毒RNA分析显示,这一策略大大减少了循环淋巴细胞和淋巴结的HIV-1 RNA水平,说明切除病毒基因组显著影响了HIV-1的基因表达。

基因编辑有着巨大的医疗潜力,可以用来校正致病突变和治疗人类疾病。基因编辑大多是通过核酸酶向基因组引入DNA双链断裂,然后通过非同源末端连接(NHEJ)进行修复,不过这种修复有时并不准确。西雅图儿童研究所和华盛顿大学的科学家们找到了一条更有效的DNA改写途径,可以帮助人们治疗HIV和其他人类疾病。(更多详细信息参见:Science转化医学:用基因编辑击败HIV

HIV被动免疫疗法是一种还未用于临床的新策略,是指定期使用广谱中和性HIV抗体(bNAb)来控制患者体内潜伏的HIV病毒。美国NIH国立过敏与传染病研究所的科学家们在美国国家科学院院刊PNAS杂志上发表文章,进一步强调了HIV被动免疫疗法的重要性。他们的研究表明,在停止抗病毒治疗之后,被动免疫疗法可以继续抑制HIV病毒。(更多详细信息参见:PNAS:被动免疫疗法有望结束HIV的潜伏

抗体是免疫系统生成Y形分子,能够有效靶标病原体。天然抗体的双臂结合同样的蛋白,而双特异性抗体的双臂靶向不同的目标。为了更好的打击潜伏HIV,研究人员设计了同时靶标白细胞表面受体(CD3)和HIV蛋白的双特异性抗体。这种抗体不仅能够逆转HIV的潜伏性,还承担着清除被感染细胞的任务。相关论文分别发表在Nature Communications和The Journal of Clinical Investigation杂志上。(更多详细信息参见:艾滋病研究新突破:摧毁HIV的藏身地

生物通编辑:叶予

生物通推荐原文:Excision of HIV-1 DNA by gene editing: a proof-of-concept in vivo study. Gene Therapy

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