CRISPR技术剪掉HIV病毒基因，根治艾滋病
2015-04-21 吕忠霖 译 环球科学
艾滋病病毒是一种高效且多变的逆转录病毒。一旦病毒将其DNA插入宿主细胞的基因组，它即拥有很长的潜伏期，可以保持休眠和隐匿状态达数年之久。 虽然医生可以通过多种不同的抗逆转录病毒药物搭配使用的鸡尾酒疗法来控制病毒，但若停止治疗，病毒即可恢复活力。 为了使潜伏中的艾滋病病毒失活，马萨诸塞大学医学院(University of Massachusetts Medical School
艾滋病病毒是一种高效且多变的逆转录病毒。一旦病毒将其DNA插入宿主细胞的基因组，它即拥有很长的潜伏期，可以保持休眠和隐匿状态达数年之久。
虽然医生可以通过多种不同的抗逆转录病毒药物搭配使用的鸡尾酒疗法来控制病毒，但若停止治疗，病毒即可恢复活力。
为了使潜伏中的艾滋病病毒失活，马萨诸塞大学医学院(University of Massachusetts Medical School)的研究人员正在利用Cas9 / CRISPR，这一强大的基因剪辑系统来开发一种可以阻断病毒DNA从感染细胞中释放的新技术。
“简单来说，我们可以精确地切除全部或部分艾滋病病毒基因组，并将人类基因组的断端重连”。首席合作研究员Scot Wolfe博士说道，他是马萨诸塞大学医学院分子生物学，细胞生物学和肿瘤生物学的副教授。“如果我们能做到这一点，这将是功能性治愈艾滋病征途上的重要一步。”
CRISPR序列是在正常细菌内发现的一个免疫组件，自然状态时可以保护细菌免受病毒入侵。自发现以来，研究人员一直在积极地进行研究，寻找利用这个系统，快速并有选择性地剪辑特定基因序列的方法。
虽然其用途广泛，但CRISPR序列的应用仍局限于实验室。尽管研究进展表明Cas9 / CRISPR可以在培养的感染细胞中剪辑艾滋病病毒相关基因，但这种技术仍然达不到用于临床应用的精确程度。因为它切断基因组的位置是有随机倾向的，易于产生有害的、非靶目标效应。
为了提高Cas9 / CRISPR的精度和准度以达到项目要求，Wolfe建议将其与其他技术融合以提高此方法的特异性。它可使CRISPR序列精确地剪辑艾滋病病毒DNA，而不会错误地剪切人类基因组。
利用Cas9 / CRISPR对抗艾滋病病毒还有另一阻碍，尽管研究人员或许了解病毒可能藏匿的地方，但他们仍不知如何在病毒潜伏感染的细胞中找到他。
“感染艾滋病病毒的细胞将永久性携带病毒基因组。它们如同定时炸弹，如果患者停止抗逆转录治疗，它们可在任何时候恢复活性”，首席合作研究员、医学博士Jeremy Luban说。他是马萨诸塞大学医学院艾滋病研究中心纪念David J. Freelander教授、分子医学系教授。 “为了在病毒潜伏状态时对其进行攻击，我们必须要了解病毒生存的地点和它生存所需的条件。”
Luban和Wolfe将综合运用多种新技术，记录并合成能整合入宿主细胞的艾滋病病毒DNA，又被称为前病毒。描述这些潜伏感染细胞的基因特性可帮助研究人员鉴定易感且易得的基因序列，从而可以在一定程度上切除艾滋病病毒的基因，使HIV病毒长久地失去活性。
Luban表示：“许多科学家都在寻找可以激活病毒的方法，从而可使病毒暴露于免疫系统或药物之下。而我们选择了另一条途径，直接从休眠的细胞中分离、去除前病毒。”
有了潜伏感染细胞的基因模板，Wolfe就有可能利用其基因编码体系从细胞中除去病毒。这项计划可行性的一部分取决于人源化小鼠模型中的艾滋病病毒基因切除系统能否达到足够精确度；且该系统是否对被感染患者的细胞中的人类基因组不产生并行的损伤。
“Wolfe开发的新技术推动了此项目，但项目的潜在前提是利用基因工程设计一个系统，使之具备从感染细胞中切除艾滋病病毒基因的能力，” Luban说道，“希望能够开发出将药物直达人类免疫系统，并可以将藏匿病毒清除的方法。”
Wolfe介绍道：“我们已经在马萨诸塞大学组建了一个研究团队，目的是能够更好地了解整合于免疫细胞内的潜伏艾滋病病毒的复杂结构，因为我们相信，这可以使我们更好地利用CRISPR技术在基因剪辑中瞄准艾滋病病毒。”
原始出处：
Editing HIV out of our genome with CRISPR.MedcialXpress, April 9, 2015.
Nunes-Alves C.Viral infection: CRISPR-Cas9 defence against HIV-1. Nat Rev Microbiol. 2015 Mar 30. doi: 10.1038/nrmicro3474.
Zhu W, Lei R, Le Duff Y, Li J, Guo F, Wainberg MA, Liang C.The CRISPR/Cas9 system inactivates latent HIV-1 proviral DNA. Retrovirology. 2015 Feb 27;12(1):22.
Liao HK, Gu Y, Diaz A, Marlett J, Takahashi Y, Li M, Suzuki K, Xu R, Hishida T, Chang CJ, Esteban CR, Young J, Izpisua Belmonte JC.Use of the CRISPR/Cas9 system as an intracellular defense against HIV-1 infection in human cells. Nat Commun. 2015 Mar 10;6:6413. doi: 10.1038/ncomms7413.
Hu W, Kaminski R, Yang F, Zhang Y, Cosentino L, Li F, Luo B, Alvarez-Carbonell D, Garcia-Mesa Y, Karn J, Mo X, Khalili K.RNA-directed gene editing specifically eradicates latent and prevents new HIV-1 infection. Proc Natl Acad Sci U S A. 2014 Aug 5;111(31):11461-6.
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