最近,美國天普大學Lewis Katz醫學院的科學家們,設計了一種專門的基因編輯系統,為最終治愈HIV(可導致艾滋病)感染者,鋪平了道路。在本月發表于Nature子刊《Scientific Reports》雜志上的一項研究中,研究人員表明,他們可以有效和安全地從培養的人類細胞DNA中消除HIV-1。
這項新研究的資深作者、天普大學Lewis Katz 醫學院綜合NeuroAIDS中心主任、神經病毒學中心主任、神經病毒學系主任Kamel Khalili教授介紹說:“抗逆轉錄病毒藥物可非常好地控制HIV感染。但是,接受抗逆轉錄病毒療法的患者,如果停止服用該藥物,艾滋病病毒復制就會迅速反彈。”存在大量的艾滋病病毒,會削弱免疫系統,并最終導致獲得性免疫缺乏綜合征,或艾滋病。
自從上世紀80年代首次發現HIV以來,艾滋病已經奪去了2500萬多人的生命,治愈HIV/AIDS,是艾滋病研究的最終目標。但是,在HIV已經融入CD4 + T細胞(HIV主要感染的細胞)之后消除病毒,已被證明是很困難的。最近的研究都集中在,有意地重新激活HIV,以激發一種強烈的免疫反應,能夠從被感染的細胞中清除病毒。然而,到目前為止,這些“沖擊和殺戮”的方法,很少獲得成功。
Khalili博士和他的同事決定嘗試一種不同的方法,采用獨特定制的基因編輯技術,特異性地靶定HIV-1前病毒DNA(整合的病毒基因組)。他們的系統包括一個引導RNA——特異性地將HIV-1 DNA定位在T細胞基因組,還包括一種核酸酶,可切斷T細胞DNA的鏈。一旦核酸酶已經編輯刪除了HIV-1的DNA序列,基因組的松散,就會被細胞自身的DNA修復機制重新聚合起來。
在以往的工作中,Khalili博士的團隊已經證明,他們這種技術能夠從人類細胞系中剪掉HIV-1 DNA。然而,在其最新的研究中,他們集中在潛伏的、產生完整病毒的CD4 + T細胞,不僅表明這種技術可消除細胞內的病毒,而且也表明,其在HIV-1根除的細胞中的持續存在,實際上可以保護它們抵抗再感染。更重要的是,他們將研究轉移到體外實驗中,其中,來自HIV感染患者的T細胞,在細胞培養物中生長,從而表明用基因編輯系統治療,可以抑制病毒的復制,并顯著降低患者細胞內的病毒載量。
在這項研究的另一個重要組成部分中,Khalili博士的研究團隊解決了關于脫靶效應和毒性的問題。使用一種稱為超深度全基因組測序的方法——這被認為是基因組評估的金標準,研究人員分析了HIV-1根除的細胞的基因組,以確定引導RNA靶定區域之外的基因突變。他們的分析排除了對基因的脫靶效應,包括對細胞基因表達的潛在間接影響。細胞存活和增殖的研究表明,HIV-1根除的細胞的生長和功能都很正常。
Khalili博士說:“在多個層次上,這些結果是重要的。它們證明,我們的基因編輯系統,通過將突變引入病毒基因組,可有效地消除CD4 T細胞的DNA中的HIV,從而永久抑制它的復制。此外,它們表明,該系統可以保護細胞免受再感染,這一技術對細胞是安全的,沒有毒副作用。”
他補充說:“這些實驗以前沒有進行到這個程度。但是,它們解決的問題是非常關鍵的,這些結果可讓我們利用這一技術繼續前進。”
用基因編輯技術來對抗艾滋病,此前已經取得了一系列的研究進展,盤點如下。
美研究“基因編輯技術”有望成功治愈艾滋病
2014年6月,美國最新研究顯示,通過基因編輯技術改變艾滋病患者的DNA序列,可以讓該患者有效抵抗艾滋病毒的侵害,這意味著“基因編輯技術”有望成功治愈艾滋病。
PNAS艾滋病研究突破:CRISPR技術根除病毒
2014年7月,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。
利用CRISPR/Cas9技術對抗艾滋病
為了使潛伏性HIV變得完全無害,美國麻省大學醫學院的研究人員利用Cas9 / CRISPR——一種強大的基因編輯工具,開發出一種新型技術,有可能將潛在病毒的DNA從被感染細胞中去除。
基因編輯技術成功精確修飾人類T細胞
美國加州大學舊金山分校的研究小組利用基因編輯技術CRISPR/Cas9精確修飾了人類T細胞。由于T細胞在人體免疫系統中作用十分重要,這一研究成果將為治療糖尿病、艾滋病及癌癥等提供全新的手段。
Science轉化醫學:用基因編輯擊敗HIV
基因編輯有著巨大的醫療潛力,可以用來校正致病突變和治療人類疾病。日前,西雅圖兒童研究所和華盛頓大學的科學家們找到了一條更有效的DNA改寫途徑,可以幫助人們治療HIV和其他人類疾病。
武漢大學在艾滋病基因治療方面取得進展
來自武漢大學的研究人員在新研究中證實,借助于CRISPR/cas9對CXCR4進行基因組編輯可賦予細胞對HIV-1感染的抵抗力。這項研究工作發布在《Scientific Reports》雜志上。
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