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爱滋有望治愈,CRISPR咔咔“剪掉”病毒DNA
日期:2017-05-05 来源:转化医学网 点击数:
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由于HIV病毒能够潜伏在人体细胞中,因此到目前为止,治愈HIV病毒感染仍然是一个巨大的挑战。但是在一篇近日发表在Molecular Therapy杂志上的新研究,天普大学路易斯卡兹医学院(LKSOM)和匹兹堡大学的科学家指出,他们可以切除活体动物基因组中的HIV病毒DNA,从而消除进一步的感染。他们是第一批在三种不同动物模型中完成这一壮举的科学家,他们的实验还包括了一个人源化模型,在这个模型中,他们给老鼠移植入人类免疫细胞并使之感染病毒。

该研究小组率先证明HIV-1病毒可以完全清除--采用强大的CRISPR/ Cas9基因编辑技术可以消灭动物体内感染细胞中的病毒。

这项新工作由天普大学病理学系副教授Wenhui Hu等人领导完成,该研究建立在该研究小组2016年发表的概念验证性研究基础之上。在之前的研究中,他们使用了转基因大鼠和小鼠模型,这些动物全身所有细胞的基因组中都被整合了HIV-1 DNA。他们表明,他们的方法可以删除实验动物的大多数组织基因组中的HIV-1靶标DNA片段。

“我们的新研究更加全面。”胡博士说,“我们证实了以前实验中的数据,并提高了基因编辑的效率。我们还证实该策略在另外两种老鼠模型中有效,一种代表小鼠细胞的急性感染,另一种代表人体细胞的慢性或潜伏性感染。

新研究中,该团队使转基因小鼠基因组中的HIV-1 DNA失活,减少了大约60%-90%的病毒基因的RNA表达,从而证实了前期的研究。随后,他们在感染了急性EcoHIV(也就相当于人类HIV-1)的小鼠体内检验了他们的系统。

“在急性感染过程中,HIV病毒会快速复制。“研究另一领导者Khalili 博士说道,“对于患EcoHIV的老鼠,我们的CRISPR/Cas9系统能够阻止病毒复制并预防潜在系统感染。”采用这种策略,感染EcoHIV的老鼠体内病毒DNA被切除效率达到96%,这为采用CRISPR/ Cas9系统预防性治疗HIV-1提供了证据。

在第三种动物模型中,潜伏的HIV-1感染在植入人类免疫细胞(包括T细胞)的人源化小鼠中重现,紧接着便出现HIV-1感染。“这些动物携带潜伏在人类T细胞基因组中的艾滋病毒。”胡博士说。 在采用CRISPR/Cas9单次治疗后,病毒片段便从老鼠组织和器官中被潜伏感染的人类细胞中切除。

在所有的三种动物模型中,研究人员均采用了基于AAV-DJ/8亚型重组腺相关病毒(rAAV)的载体递送系统。“AAV-DJ/8亚型可以结合多种血清型,为我们的CRISPR/Cas9 系统提供了更加广泛的细胞靶标。”胡博士道。他们还重新设计了之前的基因编辑工具,使得它可以携带4个引导RNA。所有的这些设计都是为了从宿主细胞基因组中有效消除整合的HIV-1 DNA,并避免潜在的HIV-1突变逃逸。

为了确定该策略的成功,该团队测量了HIV-1 RNA的水平,并使用一种新的活体生物发光成像系统。“由匹兹堡大学Young博士研发的成像系统可以找出小鼠体内HIV-1感染细胞的空间和时间分布,使我们能够实时观察HIV-1的复制,从本质上观察到病毒潜伏感染的细胞与组织。”Khalili博士说。

这项新研究标志着永久治疗艾滋病毒感染的又一重大进步。“下一阶段将在灵长类动物,即一个更适合研究HIV感染诱发疾病的动物模型中重复这项研究,从而进一步证实我们的系统可以清除潜在感染的T细胞和其他包括脑细胞在内的HIV-1避难所中的HIV-1 DNA。”Khalili博士说,“我们的最终目标是在人类患者身上进行临床实验验证其疗效。”

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