Nat Commun：首次利用CRISPR從活動物基因組中清除HIV

來源：作者：人氣：-發(fā)表時間：2019-08-22 09:37:00【大中小】

坦普爾大學(xué)劉易斯·卡茨醫(yī)學(xué)院（LKSOM）和內(nèi)布拉斯加大學(xué)醫(yī)學(xué)中心(UNMC)的研究人員進(jìn)行了一次重大合作，首次從活動物的基因組中消除了可復(fù)制的HIV-1 DNA，這是一種導(dǎo)致艾滋病的病毒。這項研究于近日在線發(fā)表在《Nature Communications》雜志上，它標(biāo)志著人類艾滋病病毒(HIV)感染可能治愈的關(guān)鍵一步。

"我們的研究顯示，先后進(jìn)行抑制艾滋病毒復(fù)制的治療和基因編輯療法可以從感染動物的細(xì)胞和器官中消除艾滋病毒。" Kamel Khalili博士說道，他是LKSOM的Laura H. Carnell教授、神經(jīng)科學(xué)系主任、神經(jīng)病毒學(xué)中心主任、綜合神經(jīng)艾滋病中心主任。Khalili博士和傳染病和UNMC內(nèi)科教授、藥理學(xué)和實驗神經(jīng)科學(xué)系主任、神經(jīng)退行性疾病中心主任Howard Gendelman博士是這項新研究的通訊作者。

Gendelman博士說："如果沒有病毒學(xué)家、免疫學(xué)家、分子生物學(xué)家、藥理學(xué)家和藥學(xué)專家的共同努力，這項成就是不可能實現(xiàn)的。只有把我們的資源集中起來，我們才能做出這一突破性的發(fā)現(xiàn)。"

目前的艾滋病毒治療側(cè)重于使用抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療(ART)。抗逆轉(zhuǎn)錄病毒療法抑制艾滋病毒的復(fù)制，但不能將病毒從體內(nèi)消除。因此，抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療不能治愈艾滋病毒，需要終生使用。如果停止，艾滋病毒就會反彈，重新復(fù)制并促進(jìn)艾滋病的發(fā)展。艾滋病毒的反彈直接歸因于病毒將其DNA序列整合到免疫系統(tǒng)細(xì)胞基因組中的能力，病毒在免疫系統(tǒng)中處于休眠狀態(tài)，抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物無法觸及。

在之前的工作中，Khalili博士的團(tuán)隊使用CRISPR-Cas9技術(shù)開發(fā)了一種新的基因編輯和基因治療傳遞系統(tǒng)，旨在從HIV病毒的基因組中去除DNA。在大鼠和小鼠中，他們發(fā)現(xiàn)基因編輯系統(tǒng)可以有效地從感染細(xì)胞中去除大量的HIV DNA片段，顯著影響病毒基因的表達(dá)。然而，與ART類似，基因編輯本身不能完全消除艾滋病毒。

在這項新研究中，Khalili博士和同事們將他們的基因編輯系統(tǒng)與最近開發(fā)的一種名為長效緩釋(激光)技術(shù)的治療策略相結(jié)合。激光技術(shù)是由Gendelman博士和UNMC藥理學(xué)助理教授Benson Edagwa博士共同開發(fā)的。

激光抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療以病毒避難所為目標(biāo)，在較長時間內(nèi)維持低水平的艾滋病毒復(fù)制，從而降低抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療的頻率。由于抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物的化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生了藥理學(xué)上的變化，這些長效藥物得以問世。這種經(jīng)過修飾的藥物被包裝成納米晶體，納米晶體很容易分布到HIV可能潛伏的組織中。從那里，儲存在細(xì)胞內(nèi)數(shù)周的納米晶體慢慢釋放藥物。

Khalili博士說，"我們想看看激光療法是否能夠在足夠長的時間里抑制艾滋病毒復(fù)制，使CRISPR-Cas9完全清除細(xì)胞中的病毒DNA。"

為了驗證他們的想法，研究人員用老鼠來制造易受HIV感染的人類T細(xì)胞，允許長期的病毒感染和ART誘導(dǎo)的潛伏期。一旦感染被確定，小鼠接受激光治療，隨后使用CRISPR-Cas9治療。在療程結(jié)束時，對小鼠進(jìn)行病毒載量檢測。分析顯示，大約三分之一的感染艾滋病毒的小鼠體內(nèi)的艾滋病毒DNA完全消失。

"這項工作的主要信息是，它需要CRISPR-Cas9和通過激光ART等方法抑制病毒，同時使用才能產(chǎn)生治療艾滋病毒感染的方法，"Khalili博士說。"我們現(xiàn)在有了一條清晰的道路，可以在一年內(nèi)在非人類靈長類動物身上進(jìn)行試驗，也可能在人類患者身上進(jìn)行臨床試驗。"

參考資料：

Howard E. Gendelman et al.Sequential LASER ART and CRISPR Treatments Eliminate HIV-1 in a Subset of Infected Humanized Mice， Nature Communications (2019). DOI： 10.1038/s41467-019-10366-y

https://www.nature.com/articles/s41467-019-10366-y