研究人员首次利用基因编辑来消除来自三种不同动物模型基因组的 DNA,以确保复制被完全关闭。
该技术已在患有急性和潜伏艾滋病毒的动物身上得到证实,并且在将人类免疫细胞移植到小鼠体内方面取得了成功。 该团队将其称为“重要的一步”对人类。
由坦普尔大学和匹兹堡大学的研究人员领导的团队使用了革命性的基因编辑技术,/Cas9,从处于不同疾病阶段的小鼠的 T 细胞基因组中消除 HIV-1 DNA。
该技术的工作原理是引导“剪刀状”蛋白质到达细胞内 DNA 的目标部分,并促使它们以某种方式改变或“编辑”这些部分。
基因编辑技术指的是从原核生物(一种单细胞生物,如细菌)中提取的 DNA 的特定重复序列,它与一种称为 RNA 引导的酶配对Cas9。
这个“引导RNA”l附着在 Cas9 酶上,然后他们将一起搜索与他们已编程查找的代码相匹配的病毒。 一旦他们找到它,Cas9 就会开始切割并摧毁它。
2016年初,该团队首先展示了 CRISPR/Cas9 如何从大鼠和小鼠体内“切除”HIV-1 病毒,并将 HIV-1 DNA 插入到大鼠和小鼠体内每个组织的基因组中。
这一次,他们能够证明该技术对多种形式的疾病都有效:EcoHIV(小鼠相当于人类 HIV-1)的急性感染; 以及一种灭活的 HIV-1。
“我们的新研究更加全面。我们证实了之前工作的数据,并提高了我们基因编辑策略的效率,”天普大学的胡文辉说道。
“我们还表明,该策略在另外两种小鼠模型中有效,一种代表小鼠细胞的急性感染,另一种代表人类细胞的慢性或潜伏感染。”
在第三个动物模型中,研究人员将人类免疫细胞移植到小鼠体内,然后用潜在的 HIV-1 病毒感染它们。
该技术似乎对这种疾病的活动形式和休眠形式都有效,这一事实很重要,因为即使病毒没有在人体的免疫细胞中积极复制,这并不意味着它不会突然启动在任何特定时刻。
与这种疾病的急性形式相反,艾滋病毒会积极复制,而潜伏形式的病毒在细胞中更难追踪,因为一旦病毒被药物灭活,它就会免疫系统中数月甚至数年的时间,等待合适的条件重新出现。
这就是为什么患者必须终生服药——潜伏的艾滋病毒可以激活如果治疗停止。
将 CRISPR/Cas9 技术应用于病毒的急性和潜伏模型后,研究小组使用新开发的成像系统确认他们已成功关闭这两种病毒的复制。
“成像系统……精确定位了体内 HIV-1 感染细胞的空间和时间位置,使我们能够实时观察 HIV-1 复制,并基本上看到潜伏感染细胞和组织中的 HIV-1 储存库。”团队成员之一说道,来自坦普尔大学的卡迈勒·哈利利。
该团队现在的目标是开发该疾病的灵长类动物模型,并希望进行人体临床试验。
“下一阶段将在灵长类动物身上重复这项研究,灵长类动物是一种更适合 HIV 感染诱发疾病的动物模型,以进一步证明潜伏感染 T 细胞和其他 HIV-1 庇护场所中 HIV-1 DNA 的消除,包括脑细胞,”卡利利说。
“我们的最终目标是在人类患者中。”
一路上他们至少会面临一个巨大的挑战——发现 HIV 可以战胜某些 CRISPR/Cas9 技术 - 因此,在我们知道该策略是否可以长期有效之前,还需要进行更多的验证和复制。
但这绝对是未来几个月值得关注的一项研究。
该研究发表于分子疗法。