Nat Commun：首次利用CRISPR從活動物基因組中清除HIV

來源：作者：人氣：-發表時間：2019-08-22 09:37:00【大中小】

坦普爾大學劉易斯·卡茨醫學院（LKSOM）和內布拉斯加大學醫學中心(UNMC)的研究人員進行了一次重大合作，首次從活動物的基因組中消除了可復制的HIV-1 DNA，這是一種導致艾滋病的病毒。這項研究于近日在線發表在《Nature Communications》雜志上，它標志著人類艾滋病病毒(HIV)感染可能治愈的關鍵一步。

"我們的研究顯示，先后進行抑制艾滋病毒復制的治療和基因編輯療法可以從感染動物的細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、神經科學系主任、神經病毒學中心主任、綜合神經艾滋病中心主任。Khalili博士和傳染病和UNMC內科教授、藥理學和實驗神經科學系主任、神經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："如果沒有病毒學家、免疫學家、分子生物學家、藥理學家和藥學專家的共同努力，這項成就是不可能實現的。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現。"

目前的艾滋病毒治療側重于使用抗逆轉錄病毒治療(ART)。抗逆轉錄病毒療法抑制艾滋病毒的復制，但不能將病毒從體內消除。因此，抗逆轉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，重新復制并促進艾滋病的發展。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細胞基因組中的能力，病毒在免疫系統中處于休眠狀態，抗逆轉錄病毒藥物無法觸及。

在之前的工作中，Khalili博士的團隊使用CRISPR-Cas9技術開發了一種新的基因編輯和基因治療傳遞系統，旨在從HIV病毒的基因組中去除DNA。在大鼠和小鼠中，他們發現基因編輯系統可以有效地從感染細胞中去除大量的HIV DNA片段，顯著影響病毒基因的表達。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與最近開發的一種名為長效緩釋(激光)技術的治療策略相結合。激光技術是由Gendelman博士和UNMC藥理學助理教授Benson Edagwa博士共同開發的。

激光抗逆轉錄病毒治療以病毒避難所為目標，在較長時間內維持低水平的艾滋病毒復制，從而降低抗逆轉錄病毒治療的頻率。由于抗逆轉錄病毒藥物的化學結構發生了藥理學上的變化，這些長效藥物得以問世。這種經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，儲存在細胞內數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制，使CRISPR-Cas9完全清除細胞中的病毒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細胞，允許長期的病毒感染和ART誘導的潛伏期。一旦感染被確定，小鼠接受激光治療，隨后使用CRISPR-Cas9治療。在療程結束時，對小鼠進行病毒載量檢測。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，同時使用才能產生治療艾滋病毒感染的方法，"Khalili博士說。"我們現在有了一條清晰的道路，可以在一年內在非人類靈長類動物身上進行試驗，也可能在人類患者身上進行臨床試驗。"

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