PNAS艾滋病研究突破：CRISPR技術(shù)根除病毒

日期：2014-07-23 09:15:23

艾滋病病毒與其它逆轉(zhuǎn)錄病毒一樣，其遺傳物質(zhì)也是整合到人體宿主基因組上進(jìn)行復(fù)制，雖然抗逆轉(zhuǎn)錄病毒療法可以有效的抑制艾滋病毒，但是卻不能根除這些整合性病毒，這些病毒就可以在治療期間潛伏休眠，一旦治療中止，又重新開始復(fù)制。

不過7月21日發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上的一篇文章中，研究人員利用基因組編輯技術(shù)的精確剪切，將艾滋病毒從人類基因組中剔除。

“研究人員通過幾個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了研究，”Fred Hutchinson 癌癥研究中心的Daniel Stone評論道，“其中這種方法確實(shí)能令人信服，不過接下來還有個(gè)問題，那就是如何遞送這一系統(tǒng)？”

天普大學(xué)的 Kamel Khalili等人采用了CRISPR/Cas9 基因組編輯系統(tǒng)，針對幾個(gè)人類細(xì)胞系，比如小膠質(zhì)細(xì)胞和T細(xì)胞進(jìn)行了研究，從這些細(xì)胞中去除了HIV病毒。他們靶向的是病毒的5和3末端，也就是長末端重復(fù)序列（LTRs），這樣整個(gè)病毒基因組都被刪除了。

CRISPR (clustered regularly interspersed short palindromic repeats)/Cas是源于細(xì)菌及古細(xì)菌中的一種后天免疫系統(tǒng)，它可利用靶位點(diǎn)特異性的RNA指導(dǎo)Cas蛋白對靶位點(diǎn)序列進(jìn)行修飾。其中的一個(gè)關(guān)鍵因子就是Cas酶，能用于切斷靶標(biāo)DNA，比如目的基因中的DNA片段，另外一個(gè)就是稱為導(dǎo)向RNA（gRNA）的RNA分子，這種分子能通過互補(bǔ)結(jié)合靶標(biāo)。

研究人員發(fā)現(xiàn)Cas9酶不僅能切去HIV基因組中的一個(gè)拷貝，而且能在同一細(xì)胞中，剪切掉潛伏于不同染色體的另外一個(gè)拷貝。Khalili說，細(xì)胞常常有幾個(gè)潛伏期的HIV病毒拷貝，分布在不同染色體中。“這一技術(shù)最有可能清楚掉病毒DNA”，他說。

此外，這項(xiàng)研究報(bào)道的基因編輯方法也阻止了隨后的艾滋病毒感染。這“在之前是無法實(shí)現(xiàn)的”。

這項(xiàng)研究基于此前京都大學(xué)在Nature雜志上發(fā)表的一篇文章：Harnessing the CRISPR/Cas9 system to disrupt latent HIV-1 provirus，Yoshio Koyanagi和他的同事也是利用 CRISPR/Cas9 方法來干擾艾滋病毒。

不過最新這項(xiàng)研究采用的是兩個(gè)導(dǎo)向RNAs，能清楚LTRs末端，這種方法“似乎比單個(gè)gRNA表達(dá)策略，更能有效的誘導(dǎo)HIV-1 LTR插入/刪除基因突變，并刪除HIV-1前病毒 DNA”。

CRISPR/Cas9 方法的一個(gè)局限性就是這種方法可能會刪除基因組中的非靶標(biāo)區(qū)域，也就是所謂的脫靶效應(yīng)（off-target effects），Khalili研究組進(jìn)行了整個(gè)基因組的研究，尋找脫靶可能性，但是均沒有發(fā)現(xiàn)。

目前Koyanagi研究組正在進(jìn)行另外一個(gè)不同的 CRISPR 方法研究，希望能“沖去”HIV病毒，也就是激活休眠的HIV病毒，然后通過抗逆轉(zhuǎn)錄病毒療法去除這些病毒。