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PNAS艾滋病研究突破:CRISPR技術根除病毒

日期:2014-07-23 09:15:23

 

艾滋病病毒與其它逆轉錄病毒一樣,其遺傳物質也是整合到人體宿主基因組上進行復制,雖然抗逆轉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,又重新開始復制。

 

不過721日發表在《美國國家科學院院刊》上的一篇文章中,研究人員利用基因組編輯技術的精確剪切,將艾滋病毒從人類基因組中剔除。

 

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

 

天普大學的 Kamel Khalili等人采用了CRISPR/Cas9 基因組編輯系統,針對幾個人類細胞系,比如小膠質細胞和T細胞進行了研究,從這些細胞中去除了HIV病毒。他們靶向的是病毒的53末端,也就是長末端重復序列(LTRs),這樣整個病毒基因組都被刪除了。

 

CRISPR (clustered regularly interspersed short palindromic repeats)/Cas是源于細菌及古細菌中的一種后天免疫系統,它可利用靶位點特異性的RNA指導Cas蛋白對靶位點序列進行修飾。其中的一個關鍵因子就是Cas酶,能用于切斷靶標DNA,比如目的基因中的DNA片段,另外一個就是稱為導向RNAgRNA)的RNA分子,這種分子能通過互補結合靶標。

 

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

 

此外,這項研究報道的基因編輯方法也阻止了隨后的艾滋病毒感染。這“在之前是無法實現的”。

 

這項研究基于此前京都大學在Nature雜志上發表的一篇文章:Harnessing the CRISPR/Cas9 system to disrupt latent HIV-1 provirusYoshio Koyanagi和他的同事也是利用 CRISPR/Cas9 方法來干擾艾滋病毒。

 

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

 

CRISPR/Cas9 方法的一個局限性就是這種方法可能會刪除基因組中的非靶標區域,也就是所謂的脫靶效應(off-target effects),Khalili研究組進行了整個基因組的研究,尋找脫靶可能性,但是均沒有發現。

 

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

 


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