PNAS艾滋病研究突破：CRISPR技术根除病毒

　　

——研究人员利用 CRISPR/Cas9 技术根除了人类细胞系宿主基因组中的艾滋病病毒

生物通报道：艾滋病病毒与其它逆转录病毒一样，其遗传物质也是整合到人体宿主基因组上进行复制，虽然抗逆转录病毒疗法可以有效的抑制艾滋病毒，但是却不能根除这些整合性病毒，这些病毒就可以在治疗期间潜伏休眠，一旦治疗中止，又重新开始复制。

不过7月21日发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇文章中，研究人员利用基因组编辑技术的精确剪切，将艾滋病毒从人类基因组中剔除。

“研究人员通过几个系统进行了研究，”Fred Hutchinson 癌症研究中心的Daniel Stone评论道，“其中这种方法确实能令人信服，不过接下来还有个问题，那就是如何递送这一系统？”

天普大学的 Kamel Khalili等人采用了CRISPR/Cas9 基因组编辑系统，针对几个人类细胞系，比如小胶质细胞和T细胞进行了研究，从这些细胞中去除了HIV病毒。他们靶向的是病毒的5'和3'末端，也就是长末端重复序列（LTRs），这样整个病毒基因组都被删除了。

CRISPR (clustered regularly interspersed short palindromic repeats)/Cas是源于细菌及古细菌中的一种后天免疫系统，它可利用靶位点特异性的RNA指导Cas蛋白对靶位点序列进行修饰。其中的一个关键因子就是Cas酶，能用于切断靶标DNA，比如目的基因中的DNA片段，另外一个就是称为导向RNA（gRNA）的RNA分子，这种分子能通过互补结合靶标。

研究人员发现Cas9酶不仅能切去HIV基因组中的一个拷贝，而且能在同一细胞中，剪切掉潜伏于不同染色体的另外一个拷贝。Khalili说，细胞常常有几个潜伏期的HIV病毒拷贝，分布在不同染色体中。“这一技术最有可能清楚掉病毒DNA”，他说。

此外，这项研究报道的基因编辑方法也阻止了随后的艾滋病毒感染。这“在之前是无法实现的”。

这项研究基于此前京都大学在Nature杂志上发表的一篇文章：Harnessing the CRISPR/Cas9 system to disrupt latent HIV-1 provirus，Yoshio Koyanagi和他的同事也是利用 CRISPR/Cas9 方法来干扰艾滋病毒。

不过最新这项研究采用的是两个导向RNAs，能清楚LTRs末端，这种方法“似乎比单个gRNA表达策略，更能有效的诱导HIV-1 LTR插入/删除基因突变，并删除HIV-1前病毒 DNA”。

CRISPR/Cas9 方法的一个局限性就是这种方法可能会删除基因组中的非靶标区域，也就是所谓的脱靶效应（off-target effects），Khalili研究组进行了整个基因组的研究，寻找脱靶可能性，但是均没有发现。

目前Koyanagi研究组正在进行另外一个不同的 CRISPR 方法研究，希望能“冲去”HIV病毒，也就是激活休眠的HIV病毒，然后通过抗逆转录病毒疗法去除这些病毒。

原文检索：

W. Hu et al., “RNA-directed gene editing specifically eradicates latent and prevents new HIV-1 infection,” PNAS, doi:10.1073/pnas.1405186111, 2014.