CRISPR讓治愈HIV再近一步
日期：2016-10-26 09:07:17
最近，加州大學舊金山分校和Gladstone研究所的研究人員，使用一種新開發的基因編輯系統，發現了使人體免疫細胞抵抗HIV感染的基因突變。相關研究結果發表在10月25日的《Cell Reports》雜志。
該小組建立了一個高通量的細胞編輯平臺，使用一種不同的CRISPR/Cas9技術變型，可讓他們檢測大量不同的遺傳突變是如何保護免疫細胞抵御HIV的。研究人員說，這一新系統可以讓研究人員快速修改新捐贈的人類免疫細胞中的遺傳密碼，并有望縮短“最終治愈艾滋病病毒”的探索之路。
本文共同第一作者、博士后研究員Judd F. Hultquist博士說：“這是HIV研究人員渴望已久的一種能力。我希望，這將使得一年前似乎是不可逾越的任務，變成每個人都可以做到的事情。”
基因編輯為治愈HIV提供了可能性
盡管20世紀80年代以來，用抗逆轉錄病毒藥物治療和控制艾滋病毒的努力，取得了很大的進展，但是目前仍然不能治愈這種病毒，每年都有數以百萬計的人感染HIV。一旦該病毒浸潤患者的免疫系統，它就可能無限期地隱藏在細胞自身的DNA中，用現有的技術檢測不到或摧毀它們。因此，患者必須在生命的其余時間內繼續服用抗逆轉錄病毒藥物。
然而，并不是每個人都容易受到病毒的影響。科學家們從一組這樣的患者中得到了啟發——他們的免疫細胞似乎對艾滋病病毒感染發展出了自然抗性，科學家希望，有一天能編輯艾滋病病毒患者的免疫系統，來模仿這些抗艾滋病病毒個體的生物學特性。
Hultquist說：“已經有研究人員測定了這些抗病患者的基因組序列，來尋找使他們對病毒產生免疫的突變。但有許多不同的基因可能參與進來：一些基因控制病毒進入免疫細胞的能力，其他基因控制著病毒如何誘導細胞表達其基因。直到現在，都沒有辦法檢測這些突變中到底哪一些真正賦予了原發性T細胞抗性。”
基于CRISPR的平臺旨在加快尋找治愈方法
盡管是免疫系統的主要戰士，T細胞是脆弱的——在身體外只能夠存活幾個星期。它們也能對抗研究人員在其他類型細胞中所使用的病毒，來傳遞“如何建立CRISPR/Cas9基因編輯所需要的機械”的DNA指令。去年，Marson和Schumann首次通過在試管中預先制備CRISPR機器，然后將其添加到新捐贈的免疫細胞中，在初始人類T細胞中成功地進行了精確的DNA序列替代。相關閱讀：CRISPR先驅重大成果：實現CRISPR/Cas9醫學應用的重要一步 。
Schumann說：“這種速度之快是令人難以置信的。所需的編輯迅速發生，然后細胞降解CRISPR機械，這樣就不能做出改變。這是很重要的，否則就像做完手術，留下了手術刀在體內。”
在該項研究中，Schumann和Hultquist通過設計一種自動化系統，改善了這項技術，可用于T細胞的高通量的并行編輯。這種新方法使研究人員能夠在來自健康志愿者的成千上萬個T細胞中突變不同的候選基因，并將這些突變的細胞暴露于HIV病毒，然后通過篩選細胞尋找能夠防止感染的突變。
這個系統的一個重要特點在于它的速度，因為捐贈的T細胞只能在體外存活兩到三個星期。Krogan說：”如果我們要開始編輯T細胞并把它們放回人體作為一種療法。我認為這將是快速、安全、有效的黃金標準。”
研究人員使用這項新技術來突變基因CXCR4和CCR5，它們編碼不同株HIV病毒用來潛伏和感染免疫細胞的受體分子，在以往的細胞治療試驗中已被靶定。抑制這些基因中的任何一個，都能成功地阻斷人類T細胞被相關HIV株感染。
進一步的實驗表明，可為T細胞建立一個雙重的安全系統，同時阻斷艾滋病毒病毒進入細胞所需的一個基因，以及病毒在細胞內生存和繁殖所需要的一個基因，從而帶來雙重安全性。
為了證明這種新的高通量技術的有效性和能力，研究人員還開發了146種不同的CRISPR編輯本，每一種都被設計為抑制45個基因（與HIV整合入宿主細胞的能力有關）中的一個。他們確定了幾個基因，這些基因的存在可賦予HIV抗性，其中一些已在以前的研究中預測過，其他的基因此前從來沒有被認為與HIV感染有直接關系。
傳染病研究的“冰山一角”
研究人員計劃使用新的平臺，來確定HIV生命周期中的其他弱點，可以為細胞治療或靶向藥物所使用。他們也希望能夠插入更多微妙的突變，如在抗HIV個體中所報道的突變，僅僅改變細胞的功能，就足以賦予抵抗力，但卻沒有完全抑制這個基因和阻礙細胞功能。
然而，他們更大的希望是，該系統將有更廣泛的應用，不僅僅是中艾滋病毒，而且最終能被用于在世界各地的實驗室，來研究他們所選擇的病毒。
Marson說：“這個工具包是傳染病研究中缺失的很大一個環節。現在我們有能力改變人類的免疫細胞，并立即看到效果。這種潛力是巨大的——這只是冰山一角。”
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