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最新CRISPR-Cas基因编辑技术可以完全消除细胞培养中的HIV!
【字体: 大 中 小 】 时间:2024年03月21日 来源:AAAS
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在今年的欧洲临床微生物学和传染病大会(ECCMID 2024, 4月27日至30日,巴塞罗那)召开之前,荷兰的一组研究人员发表了一项新研究,展示了最新的CRISPR-Cas基因编辑技术如何在实验室中消除受感染细胞中的所有艾滋病毒痕迹,从而增加了治愈的希望。这项研究由荷兰阿姆斯特丹联合大学的Elena Herrera-Carrillo博士和她的团队成员(Bao Yuanling, Zhenghao Yu和Pascal Kroon)领导,在寻找治愈艾滋病的方法方面取得了重大突破。
在今年的欧洲临床微生物学和传染病大会(ECCMID 2024, 4月27日至30日,巴塞罗那)召开之前,荷兰的一个研究小组发表了一项新研究,展示了最新的CRISPR-Cas基因编辑技术如何在实验室中消除受感染细胞中的所有HIV病毒痕迹,从而增加了治愈的希望。这项研究由荷兰阿姆斯特丹联合大学的Elena Herrera-Carrillo博士和她的团队成员(Bao Yuanling, Zhenghao Yu和Pascal Kroon)领导,在寻找治愈艾滋病的方法方面取得了重大突破。
CRISPR-Cas基因编辑技术是分子生物学领域的一项突破性技术,它允许对生物体的基因组进行精确改变。这项革命性的技术使科学家能够准确地定位和修改生物体DNA(遗传密码)的特定片段,使其发明者珍妮弗·杜德纳和艾曼纽尔·查彭蒂耶获得了2020年的诺贝尔化学奖。CRISPR-Cas就像分子“剪刀”一样,在向导RNA (gRNA)的引导下,可以在指定的位置切割DNA。这一行为既有利于删除不需要的基因,也有利于将新的遗传物质引入生物体细胞,从而为先进的治疗方法铺平道路。
艾滋病毒治疗面临的一个重大挑战是,这种病毒能够将其基因组整合到宿主的DNA中,这使得它极难被消灭。目前有许多有效的抗病毒药物用于治疗艾滋病毒感染。尽管它们有效,但终身抗病毒治疗是必不可少的,因为当治疗停止时,艾滋病毒可能会从已建立的储存库反弹。作者解释说,CRISPR-Cas基因组编辑工具提供了一种靶向HIV DNA的新手段。他们说:“我们的目标是开发一种强大而安全的组合CRISPR-Cas方案,努力实现一种包容性的‘包治百病’,使不同细胞背景下的不同HIV毒株失活。”它承认艾滋病毒可以感染体内不同类型的细胞和组织,每种细胞和组织都有自己独特的环境和特征。因此,研究人员正在寻找一种针对所有这些情况的HIV的方法。
在这项研究中,作者使用这种分子剪刀(CRISPR-Cas)和两个grna来对抗“保守的”HIV序列,这意味着他们专注于在所有已知的HIV毒株中保持相同的病毒基因组部分,并实现了HIV感染T细胞的治愈。通过关注这些保守部分,该方法旨在提供一种能够有效对抗多种HIV变体的广谱治疗。
然而,他们解释说,用于将编码治疗性CRISPR-Cas试剂的盒子运送到细胞中的载体(称为“载体”)的尺寸太大,带来了后勤方面的挑战。因此,作者尝试了各种各样的技术来减小磁带的尺寸,从而减小矢量系统本身的尺寸。简单地说,他们试图把超大的行李装进一辆小型汽车,前往受感染的细胞,这使他们找到缩小“行李”(磁带)的方法,以便于运输。这组作者想要克服的另一个问题是到达当HIV抗逆转录病毒治疗停止时“反弹”的HIV储存库细胞。
作者进一步评估了来自不同细菌的各种CRISPR-Cas系统,以确定其治疗感染HIV的CD4+ T细胞的有效性和安全性。他们分享了两个系统saCas9和cjCas的结果。SaCas9表现出出色的抗病毒性能,能够通过单个引导RNA (gRNA)完全灭活HIV,并用两个gRNA切除病毒DNA。最小化载体大小的策略是成功的,增强了其对hiv感染细胞的递送。此外,他们能够通过聚焦在这些细胞表面发现的特定蛋白质(CD4+和CD32a+)来靶向“隐藏的”HIV储存库细胞。
作者说:“我们已经开发出一种有效的组合crispr攻击各种细胞中的HIV病毒以及它可能隐藏在储存库中的位置,并证明治疗方法可以特异性地传递到感兴趣的细胞。这些发现代表了设计治疗策略的关键进展。”
这组作者强调,他们的工作代表了概念的证明,不会马上成为治愈艾滋病的方法。他们说:“我们接下来的步骤包括优化递送路线,以靶向大多数HIV储存库细胞。我们将结合CRISPR疗法和受体靶向试剂,并转向临床前模型,详细研究联合治疗策略的有效性和安全性。这将有助于实现CRISPR-Cas优先传递到储库细胞,避免传递到非储库细胞。这一策略是为了使该系统在未来的临床应用中尽可能安全。我们希望在这种治疗策略的有效性和安全性之间取得适当的平衡。只有这样,我们才能考虑在人体中进行“治愈”的临床试验,以使艾滋病毒储存库失效。虽然这些初步发现非常令人鼓舞,但现在就宣布有一种功能性的艾滋病治愈方法还为时过早。”