愛滋病（AIDS）最早發現於1981年，是一種由人類免疫缺陷病毒（HIV）引起的、危害性極大的傳染病。雖然抗逆轉錄病毒療法（ART）的不斷進步使得愛滋病患者的壽命和預後大大延長，但也會帶來嚴重的副作用。
更重要的是，HIV作為一種逆轉錄病毒，它可以將其基因組整合到宿主細胞的染色體上，這意味著僅依靠抗逆轉錄病毒療法（ART）是不可能徹底治癒愛滋病患者的。這也迫使科學家們不斷尋找新的愛滋病治療方法。
2020年11月27日，美國天普大學和內布拉斯加大學醫學中心的研究人員在Nature Communications雜誌上發表了題為：CRISPR based editing of SIV proviral DNA in ART treated non-human primates的研究論文。
這項研究成功地在非人靈長類動物的基因組中編輯清除了與HIV密切相關的SIV-a病毒，這在愛滋病研究中邁出了重要一步。這一突破也使得人類比以往任何時候都更接近於開發出徹底治癒愛滋病的方法。
猴免疫缺陷病毒（SIV），是一種可影響至少33種非洲靈長目的逆轉錄病毒，在非人類靈長類動物中，SIV的行為與HIV非常相似。因此，被SIV感染的恆河猴模型是模擬感染HIV的人類愛滋病患者的最理想的大型動物模型。
與此同時，CRISPR技術作為一種新興技術，在基因編輯、基因治療、核酸定位及核酸檢測等領域被廣泛應用，今年10月7日，2020年諾貝爾化學獎授予了兩位科學家——Emmanuelle Charpentier和Jennifer A. Doudna，以表彰她們在CRISPR基因編輯領域的做出的傑出貢獻。
2020年諾貝爾化學獎得主——Emmanuelle Charpentier（左）和Jennifer A. Doudna（右）
對此，科學家們指出，可以將CRISPR技術應用於愛滋病的治療中，以此徹底消滅那些整合到宿主細胞染色體上的HIV。
在此項研究中，研究人員首先設計了一種SIV特異性的CRISPR-Cas9基因編輯工具，他們通過細胞培養實驗證實，該編輯工具可以在染色體的正確位置切割整合的SIV的DNA，且在脫靶位點進行潛在有害基因編輯的風險有限。
體外靶向SIV整合DNA的CRISPR-Cas9基因編輯工具的構建、圖譜和效果確認
隨後，研究團隊將該CRISPR-Cas9基因編輯結組分包裝到腺相關病毒9型（AAV9）載體中，並隨機挑選了三隻恆河猴，其中兩隻接受一次AAV9-CRISPR-Cas9注射，另一隻獼猴作為對照。三周後，研究人員從這些恆河猴身上採集血液和組織。
樣品分析表明，在AAV9-CRISPR-Cas9處理的恆河猴中，該特異性靶向SIV的CRISPR-Cas9基因編輯系統已經廣泛分布到骨髓、淋巴結和脾臟等組織，並已到達CD4+ T細胞——HIV的重要宿主細胞。
CRISPR-Cas9載體在組織中的生物分布
研究人員通過遺傳分析發現，兩隻靜脈注射了AAV9-CRISPR-Cas9的恆河猴，其體內的SIV整合基因組已經有效地從感染細胞中清除。雖然不同組織的清除效率有所不同，但相對而言，淋巴結的清除效率相當高！
CRISPR-Cas9在感染SIV的恆河猴血液和組織中切除SIV的整合DNA
不僅如此，研究團隊還在其他動物模型中做了類似實驗，並證實他們的AAV9-CRISPR-Cas9系統可以有效地從感染了HIV-1的人源化小鼠模型的細胞和組織中清除HIV-1的整合DNA。
本研究的主要領導者Kamel Khalili教授表示：我們希望很快將這項工作推進到人類的臨床研究，全世界已經受愛滋病毒感染威脅40年了，我們現在已經非常接近臨床研究，有望找到治癒愛滋病毒感染的方法。
總而言之，這是一項十分重要的研究進展，並有望以此徹底終結人類的愛滋病噩夢。接下來的研究需要在更長一段時間內評估這種治療方法，以確定該方法是否能夠徹底清除HIV病毒，甚至可以讓受試者不再需要接受抗逆轉錄病毒治療。
論文連結：
https://doi.org/10.1038/s41467-020-19821-7
來源：生物世界