CRISPR 鑑定出潛在的基因靶點以阻礙 HIV 感染

這項大規模的編輯專案僅用了幾個月就完成了

感染了 HIV 的 H9 T 細胞。

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無論 CRISPR/Cas9 基因編輯是否能像一部新的 Netflix 電視劇中所描繪的那樣創造超級英雄,但它無可爭議的優點是:快速、大量地編輯基因。

在週二發表在《細胞報告》上的研究中,科學家宣佈他們使用 CRISPR/Cas9 在人類免疫系統細胞中測試了一個又一個基因——總共 45 個基因,有時同時進行,有時單獨進行——以找出那些與HIV 病毒感染有關的基因,該病毒在侵入這些 T 細胞時會導致艾滋病。

多年來,科學家們已經知道某些基因的突變可以阻止 HIV 進入 T 細胞(在臨床試驗中正在測試編輯基因以產生這種保護性突變)。但是加州大學舊金山分校及其格拉德斯通研究所的科學家們認為,尋找更多阻止 HIV 感染的方法永遠沒有壞處。


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CRISPR/Cas9 的出現使它變得非常易於使用,以至於即使是小型實驗室也以以前的基因編輯工具無法做到的方式湧入 CRISPR 領域。

當科學家們想要編輯大量的基因,以檢視哪些變化可以保護 T 細胞免受 HIV 侵害時,他們每次都需要構建一個單獨的包含多個分子的 CRISPR/Cas9 元件。因為這非常容易,所以加州大學舊金山分校的科學家們像螞蟻在野餐時穿過食物一樣穿過人類 T 細胞的基因組:使用前一代基因編輯工具需要數年才能完成的專案,現在只需幾個月即可完成。

他們使用了一些研究人員去年發明的一種巧妙方法將 CRISPR/Cas9 送入細胞——電擊使細胞開啟進入通道——他們將一個接一個的 CRISPR 複合物(總共 149 個)送入從健康志願者的血液中分離出來的數十萬個 T 細胞中。

在每次編輯後,由加州大學舊金山分校/格拉德斯通醫學遺傳學家內文·克羅根和免疫學家亞歷山大·馬森博士共同領導的科學家們測試了現在發生突變的 T 細胞,以檢視它們是否完全阻止了 HIV 進入,是否阻止了 HIV 潛入 T 細胞的基因(這是病毒複製的方式),或者以其他方式阻礙了感染。他們最終得到了六個基因(名稱如 CXCR4、CCR5、LEDGF 和 NUP153),這些基因的切除完全或部分地阻止了 HIV。

希望是透過使用基因編輯來改變 T 細胞中的一個或多個此類基因來預防或消除艾滋病。目前的療法可以控制感染,但不能消除患者免疫系統中的病毒。因此,患者必須在餘生中服用抗逆轉錄病毒藥物。在對 CCR5 基因進行編輯的臨床試驗中,Sangamo Biosciences 發現,患者的病毒載量下降,並且在某些情況下,即使不使用 HIV/艾滋病藥物也能保持較低水平;該公司發言人伊麗莎白·沃爾夫表示,預計將於 2017 年釋出更新結果。

Sangamo 公司研究副總裁邁克爾·霍姆斯表示,編輯 CCR5 以外的基因是否可能對患者有所幫助尚不清楚。加州大學舊金山分校的研究在使用 CRISPR 鑑定其他潛在的 HIV 靶點方面做得“很好”,他說,但“CCR5 和 CXCR [另一種基因] 似乎仍然是最好的靶點,但這並不是說其他靶點可能沒有用處。”

編輯 T 細胞的基因組以預防甚至治癒 HIV/艾滋病面臨著強大的阻力。自 2013 年以來,有六篇論文報告了使用 CRISPR 在動物或實驗室培養皿中生長的細胞中阻止 HIV 感染的不同程度的成功,但在某些情況下,HIV 會克服 CRISPR 的編輯。可能需要同時或依次進行多次基因編輯。

沒有發達國家醫療保險的人是否能夠負擔得起,仍然非常值得懷疑。但加州大學舊金山分校的科學家們希望,藥物可以模仿他們所做的基因編輯,並且至少與今天的 HIV/艾滋病藥物一樣負擔得起。

STAT許可轉載。本文最初發表於 2016 年 10 月 21 日

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