Cell,Rep：利用CRISPR有助HIV治愈方法開發(fā)

Cell,Rep：利用CRISPR有助HIV治愈方法開發(fā)

2016年10月18日訊 在一項(xiàng)新的研究中，來自美國加州大學(xué)舊金山分校等機(jī)構(gòu)的研究人員利用一種新開發(fā)的基因編輯系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)讓人免疫細(xì)胞抵抗HIV感染的基因突變。他們基于這種被稱作CRISPR/Cas9的基因編輯系統(tǒng)的改進(jìn)版構(gòu)建出高通量細(xì)胞編輯平臺，從而允許他們測試許多種不同的讓免疫細(xì)胞抵抗HIV的基因變化。

基因編輯為治愈HIV提供可能

盡管自從上個世紀(jì)八十年代以來，利用抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物治療和控制HIV的能力已取得重大進(jìn)展，但是仍然沒有治愈這種病毒感染的方法，而且每年有上百萬新增的HIV感染者。一旦這種病毒侵入病人的免疫系統(tǒng)，它就能夠無限期地隱藏在細(xì)胞自身的DNA中，而且利用當(dāng)前的技術(shù)也不可能檢測到或摧毀掉它。因此，病人在一生當(dāng)中必需繼續(xù)服用抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物。

然而，并不是每個人都對HIV敏感?？茖W(xué)家們已從體內(nèi)的免疫細(xì)胞似乎天然地抵抗HIV感染的一些人身上獲得靈感，希望有朝一日對HIV病人的免疫系統(tǒng)進(jìn)行基因編輯來模擬這些HIV抵抗者體內(nèi)的生物學(xué)特征。

論文共同第一作者Judd F. Hultquist博士說，“已有大量的努力對抵抗HIV感染的人的基因組進(jìn)行測序來發(fā)現(xiàn)讓這些人對這種病毒產(chǎn)生免疫抵抗力的基因突變。但是有很多不同的基因可能參與其中：一些基因控制這種病毒侵入免疫細(xì)胞的能力，其他的基因控制這種病毒如何誘導(dǎo)宿主細(xì)胞表達(dá)它的基因。在此之前，還沒有方法來測試哪些基因突變實(shí)際上讓人初始T細(xì)胞產(chǎn)生抵抗性?！?/p>

開發(fā)基于CRISPR的平臺旨在加快尋找治愈方法

盡管T細(xì)胞是免疫系統(tǒng)中的主要抵抗者，但是它們是脆弱的---僅能夠在體外存活幾周的時間。去年，加州大學(xué)舊金山分校微生物學(xué)與免疫學(xué)助理教授Alexander Marson博士和Marson實(shí)驗(yàn)室博士后研究員Kathrin Schumann博士通過在試管中事先構(gòu)建CRISPR/Cas復(fù)合體，隨后將它加入到新捐獻(xiàn)的人初始T細(xì)胞中，從而首次成功地利用這種工具在這些T細(xì)胞中準(zhǔn)確地進(jìn)行DNA序列替換。

在這項(xiàng)新的研究中，Schumann和Hultquist對這種CRISPR技術(shù)加以改進(jìn)：設(shè)計(jì)一種自動化系統(tǒng)對T細(xì)胞進(jìn)行高通量地和平行地基因編輯。這種新方法允許研究人員讓來自健康志愿者體內(nèi)的上萬個T細(xì)胞中的不同候選基因發(fā)生突變，接著讓這些發(fā)生突變的細(xì)胞接觸HIV病毒，隨后利用這些細(xì)胞進(jìn)行篩選以便發(fā)現(xiàn)哪些突變能夠阻斷HIV感染。

這種CRISPR系統(tǒng)的一種關(guān)鍵特征是它的快速，這是因?yàn)榫璜I(xiàn)的T細(xì)胞僅在體外存活兩到三周的時間。Krogan說，“如果我們想要開始對T細(xì)胞進(jìn)行基因編輯，將它們移植回病人體內(nèi)進(jìn)行治療。我認(rèn)為這將是如何快速地、安全地和高效地這么做的金標(biāo)準(zhǔn)?！?/p>

研究人員利用這種新技術(shù)讓基因CXCR4和CCR5發(fā)生突變，其中這兩個基因編碼不同的HIV病毒毒株用來潛入和感染免疫細(xì)胞的受體分子，也是之前的細(xì)胞療法臨床試驗(yàn)中的靶標(biāo)。讓其中的任何一個基因失活會成功地阻斷相關(guān)的HIV毒株對人T細(xì)胞的感染。

進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)表明同時地阻斷HIV病毒侵入T細(xì)胞所需的一個基因和這種病毒在這種T細(xì)胞中存活和繁殖所需的另一個基因?yàn)門細(xì)胞構(gòu)建一種雙層安全系統(tǒng)是可行的。

為了證實(shí)這種新的高通量技術(shù)的效率和力量，研究人員也開發(fā)出146種不同的基于CRISPR的基因編輯，其中每種基因編輯旨在讓45個與HIV整合到宿主細(xì)胞中的能力相關(guān)聯(lián)的基因中的一個基因失活。他們鑒定出幾個基因的缺失會導(dǎo)致HIV抵抗性，其中的一些基因被之前的研究所預(yù)測，而其他的基因之前從沒有直接與HIV感染相關(guān)聯(lián)。

用于傳染病研究的冰山一角

研究人員計(jì)劃利用這種新的平臺鑒定出HIV病毒生命周期中的其他弱點(diǎn)。他們也想要能夠引入更多的微小突變，如在HIV抵抗性的病人體內(nèi)報(bào)道的那些可能剛好足夠改變細(xì)胞功能以便產(chǎn)生HIV抵抗性而不用完全地讓基因失活和阻斷細(xì)胞功能的突變。

然而，他們更大的希望是這種系統(tǒng)將有更加廣泛的應(yīng)用，而不僅僅是用于HIV中，而且最終被全世界的實(shí)驗(yàn)室用來研究它們所選擇的病毒。

和病毒打基因戰(zhàn)，利用CRISPR/Cas9剔除愛滋病基因

將 *** 改造為攜帶藥物的載具 用于治療婦科癌癥Google人工智慧篩檢乳癌，比病理醫(yī)師更準(zhǔn)確推翻過去觀點(diǎn) 科學(xué)家發(fā)現(xiàn)大腦竟同時儲存兩份記憶傷嘆易老青春？ 麻省理工研發(fā)立可貼皮膚輕松恢復(fù)臉頰彈性 一直以來，讓人們聞之色變的愛滋病，即將有新的治療方式了。由Kamel Khalili帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)，在<<Gene Therapy>>上發(fā)表了一篇研究，這是他們第一次成功的將HIV病毒基因，從帶有愛滋病病毒基因的老鼠基因組內(nèi)去除。

H IV 病毒DNA 會永遠(yuǎn)嵌入病患感染細(xì)胞中

愛滋病全名為后天免疫缺乏癥候群(Acquired Immune Deficiency Syndrome，AIDS)，因人類免疫缺陷病毒(Human Immunodeficiency Virus，HIV)的感染所引起，HIV病毒是反轉(zhuǎn)錄病毒，在感染人類時會將自己的遺傳物質(zhì)反轉(zhuǎn)錄成為DNA，再嵌入人類細(xì)胞的DNA中，利用人類本身的系統(tǒng)，大量制作出病毒，破壞免疫系統(tǒng)，導(dǎo)致人體無法抵擋其他疾病。而嵌入人類DNA中的病毒基因則會一直潛伏在人類細(xì)胞中。

利用CRISPR/CAS9 編修基因，剔除體內(nèi)HIV 病毒基因

由Kamel Khalili帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)嘗試使用基因編輯的方式來治療愛滋病。幾年前，他們使用基因編輯工具 CRISPR/Cas9成功的剔除來自愛滋病患的細(xì)胞。然而，只有細(xì)胞實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)尚不足以發(fā)展一種新的療法，因此這次他們嘗試使用活體動物來進(jìn)行試驗(yàn)。他們使用大鼠(rats)及小鼠(mouse)兩種模式動物進(jìn)行試驗(yàn)，首先，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一段HIV的基因，透過分子技術(shù)，讓老鼠體內(nèi)幾乎所有細(xì)胞都被嵌入HIV基因，模擬人類感染的情況，接著再設(shè)計(jì)針對HIV病毒基因的CRISPR/Cas9，將其透過老鼠尾部的靜脈注射進(jìn)入血液，利用基因編輯的方式，來改變HIV病毒感染的足跡。CRISPR厲害的地方在于，他能夠十分精確的剔除目標(biāo)病毒基因，并讓動物體本身的DNA完好無缺。

治療方式簡單有效，期待臨床試驗(yàn)?zāi)茉旄８嗖』?/strong>

他們的研究顯示，CRISPR在大鼠及小鼠中剔除病毒基因的能力十分不錯，在兩種物種中，都能剔除一半以上的病毒基因。雖然無法完全去除HIV病毒的基因，但卻能夠大量減少病毒的感染。目前的抗愛滋藥物雖有不錯的效果，但同樣無法去除所有的病毒。這個尚在實(shí)驗(yàn)階段的研究，也許能夠成為傳統(tǒng)治療方式很棒的輔助方法。Kamel Khalili表示，這是很大的一步進(jìn)展，他們正在進(jìn)行更進(jìn)一步的研究，好確定需要給予的CRISPR量，并且監(jiān)控使否有出現(xiàn)任何的副作用。Kamel Khalili說道「這真的十分簡單，如果這項(xiàng)技術(shù)之后順利進(jìn)入臨床治療階段，將能將治療變得十分簡單，不用透過骨髓移植等浩大又困難的手術(shù)，就能治愈愛滋病患者?！沽硗猓裟茼樌M(jìn)入臨床治療，將能造福許多開發(fā)中國家的病患，因?yàn)榇蠖鄶?shù)的愛滋病患身處于醫(yī)療資源較貧瘠的地區(qū)?！?/p>

話題： AIDS, CRISPR/Cas9, HIV, 愛滋病

艾滋病能治愈嗎？

從人類面對艾滋病病毒挑戰(zhàn)的第一天起，人們就想征服它。

在十幾年與艾滋病病毒的斗爭中，人們已經(jīng)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，知道了哪些是預(yù)防艾滋病病毒傳播的有效方法，而且研制了一些能夠有效抑制艾滋病病毒的藥物，這些藥物已能在某種程度上緩解艾滋病患者的癥狀，延長了患者的生命并提高其生活質(zhì)量。

但是，這些藥物十分昂貴，同時有很大的副作用，而且有些藥物長時間使用以后對艾滋病病毒就沒有效果了。另外，我國試用中醫(yī)中藥治療艾滋病也取得了一定的療效。

但目前為止，世界上還沒有研制出能徹底治愈艾滋病的藥物和有效預(yù)防艾滋病病毒的疫苗。