CRISPR／Cas9基因組編輯技術在HIV1感染治療中的應用進展

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　　生物通報道：基因治療是將外源正常基因通過一定方式導入人體靶細胞以糾正或補償因基因缺陷和異常引起的疾病,從而達到治療目的。因此,基因治療的技術方法在研究持續感染HIV-1或潛伏感染HIV-1原病毒患者的治療中具有重大的現實意義。目前,現有的基因治療方法存在識別靶向位點有限及脫靶幾率大等主要問題。

　　最新研究表明來源于細菌和古菌的規律間隔成簇短回文重復序列及其相關核酸酶9系統[Clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR)/CRISPR-associated nuclease 9 (Cas9), CRISPR/Cas9]已被成功改造成基因組定點編輯工具。因此,如何利用CRISPR/Cas9系統實現對HIV-1病毒基因組進行高效靶向修飾,從而達到治療HIV-1感染病患的目的已經成為當前研究的熱點。來自遼寧師范大學生命科學學院的研究人員參考最新國內外研究成果,重點介紹了 CRISPR/Cas9基因組編輯技術在HIV-1感染疾病治療中的應用,主要包括CCR5基因編輯、清除HIV-1原病毒以及活化HIV-1原病毒,以期為HIV-1感染疾病的預防與治療提供重要研究參考。

　　艾滋病又稱獲得性免疫缺陷綜合征(Acquired immune deficiency syndrome, AIDS)，是感染人類免疫缺陷病毒(Human immunodeficiency virus, HIV)導致的傳染性疾病。艾滋病病毒HIV包含HIV-1型和HIV-2型兩種類型。

　　HIV-1型病毒是引起艾滋病的主要病原，因此艾滋病的預防與治療主要是針對HIV-1型艾滋病病毒。HIV-1的感染效率與其他病毒感染相比較慢，大致可以分為3個時期即形成感染期、局部擴散期和全身播散期。根據HIV-1 的感染特性，目前在臨床上比較常用的治療手段為高效抗逆轉錄病毒療法(Highly active antiretroviral treatment, HAART)，該方法雖然能顯著改善患者病發癥狀，但是仍然存在大量弊端。首先，患者終身用藥易產生對治療藥物的耐受，并且藥物治療只能抑制病毒復制并不能清除病毒，而一旦藥物治療失效就會產生耐藥性病毒株導致患者死亡；其次，長期用藥會產生較大毒副作用并能夠破壞患者的心腦血管系統甚至產生肝臟衰竭現象；最后，高昂的治療費用也會使普通患者難以承受。

　　鑒于HAART的上述局限性，近年新興的基因治療技術被漸漸推廣。目前，治療HIV-1型艾滋病的基因治療手段主要包括基于RNA的基因治療、基于基因產物(蛋白質)的基因治療、CD4+T細胞基因治療以及造血干細胞基因治療等。

　　基因治療的臨床效果雖然已經被證實，但是在技術和應用上仍然存在一些亟待解決的問題：(1)無論采用何種基因治療技術都不可避免地產生一定的脫靶幾率；(2)基因治療對HIV-1病毒基因的高效性與專一性問題；(3)基因治療藥物是否會對患者產生毒性以及免疫原性；(4)基因治療所需的高昂費用等。因此，研發一種可在較短時間內能夠抑制病毒復制、預防病毒感染、對機體毒副作用小、費用低廉的新型治療手段將會成為全球醫療科研工作者的主要研究目標之一。

　　近年來，ZFN和TALEN在艾滋病預防與治療方面已經得到了廣泛應用。Christy等運用TALEN技術在體外對HIV-1原病毒DNA的反式激活效應元件(Transactivation response element, TAR)進行識別與切割進而徹底清除HIV-1原病毒DNA。目前，ZFN和TALEN在HIV-1預防與治療方面雖然存在諸多優勢，但是同樣存在很多問題，如這兩種編輯工具識別靶向位點有限、

　　識別模塊構建復雜、體外合成費用高以及脫靶幾率大等。最近研究發現，成簇的規律性間隔短回文重復序列及其相關系統(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated nuclease 9，CRISPR/Cas9)作為一種新型基因組編輯技術具有制備簡單、靶向性強、成本低和脫靶率低等諸多優勢，已經被應用于皰疹病毒和乙型肝炎病毒等的臨床治療。

　　這篇文章主要綜述了CRISPR/Cas9基因組編輯技術在HIV-1感染治療中的應用。作者指出，CRISPR/Cas9基因組編輯技術能夠方便、快捷地對目的基因組進行有效編輯。在人類疾病治療上，CRISPR/Cas9技術的出現為HIV-1、癌癥等難以攻克的疾病治療方面提供了新的醫療手段。

　　對HIV-1型艾滋病的治療，CRISPR/Cas9技術通過改造哺乳動物造血干細胞產生CCR5Δ32突變型干細胞，實現阻斷HIV-1病毒侵染哺乳動物細胞；CRISPR/Cas9還能夠靶向作用于HIV-1原病毒LTR區，進而徹底清除存在于哺乳動物體內的HIV-1 原病毒；同時，CRISPR/Cas9基因組編輯技術可以經“改造”后靶向識別并激活HIV-1原病毒，結合HAART藥物對生物體內存在的HIV-1 徹底清除。

　　目前，CRISPR/Cas9對HIV-1的治療還只限于理論研究層面，并沒有真正應用于臨床治療，而且CRISPR/Cas9的安全性與穩定性仍需要進一步鑒定，sgRNAs的脫靶原因及脫靶率需要深入分析，安全、快速、有效地將CRISPR/Cas9轉入細胞內所選擇載體需要反復斟酌。盡管如此，CRISPR/Cas9終將在未來徹底根除HIV/AIDS過程中發揮不可替代的作用。