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利用CRISPR来对付HIV基因:激活它还是去除它?

来源/作者:Genelibs   发表时间:May 19, 2016, 10:18 a.m.   文章热度:1065   


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  全球感染慢病毒HIV-1的人数已经超过了2500万。如今,人们可利用抗病毒疗法来控制HIV-1,使得病毒在血液中检测不到。不过,病毒没有完全 消失;它只是隐藏在潜伏感染的细胞中。为了真正治愈HIV-1,研究人员需要打败这些隐藏的病毒库,而CRISPR有望完成这一艰难的工作。

将HIV-1赶出去

之前有人利用锌指核酸酶(ZFN)来切割HIV-1基因组,不过研究人员认为CRISPR/Cas9 可以提高效率,并降低脱靶效应的可能性。在这种疗法中,CRISPR/Cas9需要切割每个感染细胞的HIV-1基因组,并预防那些细胞的再次感染。 Kaminski等人设计了靶定HIV-1 5’和3’-LTR的gRNA,并与Cas9一起表达。PCR扩增和Sanger测序表明,大部分的HIV-1基因组都已被切割,只有小部分的LTR连在 一起。重要的是,未检测到脱靶效应。研究人员观察到,Cas9/gRNA的表达对细胞活力、细胞周期进程或凋亡没有负面影响。

Kaminski等人接着在HIV-1感染的T细胞中检测了他们的方案。他们从健康个体中分离CD4+ T细胞、扩增,并用HIV-1感染。对于两种HIV-1病毒株,Cas9/gRNA慢病毒表达明显降低了HIV-1拷贝数,不过病毒株之间的效率差异达 48-100%。此外,对于从两名HIV-1感染患者中分离出的CD4+ T细胞,CRISPR也让HIV-1拷贝数降低50%以上。尽管这是个激动人心的结果,但需要注意的是,这些患者是是ART-naive的,因此这个实验 模拟了HIV-1活性感染期,而不是大多数患者的ART诱导的病毒控制。

CRISPR HIV-1治疗的障碍

这两种方法都代表了HIV-1临床前研究取得了令人振奋的进展,但很难说哪一种方法会成功。“激活并杀死” 的优势在于杀死被HIV-1感染的细胞,且不需要功能Cas9核酸酶,因此无异常DNA切割的可能性。直接的HIV-1切割允许T细胞存活,但为了防止再 感染,需要持续表达Cas9/gRNA,这可能会造成较高的脱靶效应。

这两种情况下,将体外工作转移到动物模型有两个主要障碍。第一是如何将CRISPR导入所有靶细胞。考虑到病毒库覆盖多个器官系统,这个目标很难实现。在感染的早期,当HIV-1限于一部分T细胞时,这两种方法都更为成功,但不清楚是否有足够的T细胞来销毁一个病毒库。

第二个挑战是序列特异性。抗病毒疗法在蛋白结构水平上靶定HIV-1,但CRISPR gRNA需要DNA序列的特异结合。患者的HIV-1基因组需要经过测序,才能确定最佳的gRNA,且每个gRNA需要经过验证,以确保高的on- target结合和低的off-target结合。HIV-1也可能对CRISPR疗法形成耐药性。多个gRNA有望解决这个问题。

就目前而言,尽管将这些研究成果转化成疗法还存在一定的困难,但这些文章呈现出了激动人心的证据,说明治愈HIV-1也许是我们力所能及的。未来,随着CRISPR体内导入取得进展,这有望为许多常见病的治疗带来可能。

 


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