多个顶级学府Nature子刊公布CRISPR重要成果：CRISPR筛选发现HIV新靶标

　　

生物通报道：麻省理工，Whitehead研究院，Broad研究院等多个生命科学顶级学府研究人员组成的研究组利用CRISPR-Cas9 基因编辑技术，发现了三个可以用于治疗HIV感染的潜在新靶标。文章通过CRISPR筛选出了HIV感染必需的五个人体基因，其中有三个是之前利用RNA干扰技术从未发现过的，这种方法未来还将可以用于识别其它病原体的治疗靶标。

这一研究成果公布在12月19日的Nature Genetics杂志上，文章通讯作者之一，Whitehead研究院著名科学家David M. Sabatini说，“通过以往文献，我们惊讶的发现HIV感染需要的宿主因子如此之少。以CRISPR为基础的基因筛选能帮助我们获得清晰有效的结果。”

目前的抗HIV药物大多靶向病毒蛋白，由于HIV突变的非常快，因此一般都会出现耐药性毒株，尤其是当患者没有按时服用一定剂量的药物时。只有研发靶向HIV感染所必需的人体基因的新型药物，才有可能确保出现更少的耐药性，治疗HIV。

病毒都很小，包含的基因也少，HIV只有9个基因，而人体需要超过19,000个基因，因此病毒都是通过霸占人体基因，组成其复制的构成元件。这项研究的目的就是为了找到HIV复制所需的人体宿主基因，而且剔除这些基因不能对人体造成伤害。

Whitehead研究员，Broad研究院的Tim Wang博士是这篇文章的第一作者之一，他表示，“CRISPR实现了DNA水平上完全敲除基因，我们通过基于CRISPR-Cas9的方法靶向了18,500多个基因，这也就是人体编码蛋白基因数量的大部分。我们的研究证明，CRISPR筛选可以识别出对于病原体生存至关重要，但对宿主细胞活力没有太大影响的宿主因子。这种方法未来将能为感染性疾病的治疗寻找到更多治疗靶点。”

而且这项研究重点放在人体T细胞——HIV的主要靶标上，研究人员找到了在T细胞病毒感染过程中扮演最重要作用的宿主基因。

之前的研究曾确定了几个宿主因子，包括HIV进入CD4 T细胞必需的两种蛋白。2008年三项研究利用RNAi技术发现了800多个潜在靶标，但最终研究结果重叠发现了较高的假阳性率。此外这些研究也没有针对HIV感染的CD4 T 细胞。

研究人员认为，RNAi能抑制，但无法完全阻断基因的表达，因此靶标基因能为HIV感染生成足够的蛋白，而且RNAi还会抑制除了靶标以外的基因，导致假阳性结果。

在新研究中，研究人员通过CRISPR筛选HIV易感CD4 T细胞源性的细胞系，发现了五种基因，这些基因失活时能保护细胞不会被HIV感染，同时也不会影响细胞的生存。除了CD4 和 CCR5，研究人员还筛选发现了另外两种酶： TPST2 和 SLC35B2 。第五个基因是 ALCAM，这个基因参与细胞间粘附。当CD4 T 细胞接触少量病毒时，缺失ALCAM就不会受到HIV的感染。

研究人员解释道，“ALCAM 是细胞系中细胞间粘附所必需的因子，它能帮助病毒更有效的从一个细胞传递到下一个细胞。而且我们发现人工诱导缺失细胞中 ALCAM的表达会恢复HIV的细胞间传递。目前还需要进一步的研究分析靶向这项基因是否会对人体产生副作用。不过即使系统抑制剂会产生副作用，基因治疗方法也只是选择性的靶向CD4 T细胞中的这些基因。”

（生物通：万纹）

原文摘要：

A genome-wide CRISPR screen identifies a restricted set of HIV host dependency factors

Host proteins are essential for HIV entry and replication and can be important nonviral therapeutic targets. Large-scale RNA interference (RNAi)-based screens have identified nearly a thousand candidate host factors, but there is little agreement among studies and few factors have been validated. Here we demonstrate that a genome-wide CRISPR-based screen identifies host factors in a physiologically relevant cell system. We identify five factors, including the HIV co-receptors CD4 and CCR5, that are required for HIV infection yet are dispensable for cellular proliferation and viability. Tyrosylprotein sulfotransferase 2 (TPST2) and solute carrier family 35 member B2 (SLC35B2) function in a common pathway to sulfate CCR5 on extracellular tyrosine residues, facilitating CCR5 recognition by the HIV envelope. Activated leukocyte cell adhesion molecule (ALCAM) mediates cell aggregation, which is required for cell-to-cell HIV transmission. We validated these pathways in primary human CD4+ T cells through Cas9-mediated knockout and antibody blockade. Our findings indicate that HIV infection and replication rely on a limited set of host-dispensable genes and suggest that these pathways can be studied for therapeutic intervention.