1型和2型單純皰疹病毒（HSV）是廣泛且重要的人類病原體，感染後會導致口腔和生殖器潰瘍，新生兒皰疹等，還會增加感染HIV的風險。
在皮膚或黏膜上初次感染後，HSV會在周圍神經系統的感覺神經元和自主神經元中建立終生潛伏期。隨後可從潛伏狀態重新激活，進而引起皮膚和黏膜表面病變。
儘管目前的抗病毒療法可以降低HSV急性感染的嚴重程度並減少病毒再激活頻率，但它們並不能減少或消除潛伏病毒，因此HSV感染，常常復發，難以根治。
近日，美國弗雷德哈欽森癌症研究中心的 Keith R. Jerome團隊在Nature子刊Nature Communications雜誌發表了題為：Gene editing and elimination of latent herpes simplex virus in vivo的研究論文。
該研究表明，Cas9基因編輯無可奈何的潛伏HSV，可以被歸巢核酸內切酶(Meganuclease)有效清除，且通過不同血清型的多重AAV遞送，能夠大大提高體內編輯潛伏HSV的效果，為徹底治癒HSV感染帶來新的希望和研究方向。
早在2016年，Keith R. Jerome 在JCI Insight雜誌發表論文，通過AAV載體遞送歸巢核酸內切酶(Meganuclease)對小鼠的三叉感覺神經元內的潛伏HSV進行了體內基因編輯，但效率不高，不足4%。
歸巢核酸內切酶是具有較大識別位點（12至40個鹼基對的雙鏈DNA序列）特徵的內脫氧核糖核酸酶，屬於最早的基因編輯工具，但它在序列不完全匹配的情況下，仍可能發生編輯作用。
為提高體內編輯HSV基因組的效率，以達到治療級別，研究團隊嘗試使用CRISPR/Cas9基因編輯系統代替歸巢核酸內切酶，以及多種AAV血清型載體遞送。
然而，出乎意料的是，實驗結果表明，歸巢核酸內切酶(Meganuclease)提供的基因編輯效率要比CRISPR/Cas9高得多。研究人員還嘗試了雙sgRNA，但並未能提高Cas9在體內編輯HSV基因組的效率。
研究團隊猜測，可能是因為Cas9核酸酶太大，需要通過ssAAV載體進行遞送，而歸巢核酸內切酶(Meganuclease)更小，很容易裝載到scAAV載體中，scAAV載體相比ssAAV可大大提高轉導效率。此外，Cas9核酸酶的大小也限制了潛在啟動子的選擇。
因此，研究團隊聚焦於提高歸巢核酸內切酶(Meganuclease)效率，研究人員嘗試了各種血清型的AAV載體。單細胞RNA測序表明，HSV和單個AAV血清型均非隨機分布在神經節的神經元亞群中，這意味著改善向所有神經元亞群的傳遞可能會導致更徹底地消除HSV。
因此研究團隊進一步使用不同AAV血清型組合，發現使用三重血清型組合遞送歸巢核酸內切酶(Meganuclease)，能夠最大程度減少神經系統內潛伏的HSV基因組數量，AAV1+AAV8+AAV Rh10的三重組合最高減少92%的潛伏HSV病毒基因組。
總的來說，這項研究通過多重AAV遞送歸巢核酸內切酶(Meganuclease)成功清除了小鼠神經系統內潛伏的大多數HSV，如果進一步轉化應用到人類，可能顯著降低HSV激活，減少發病。這也表明了進一步優化歸巢核酸內切酶(Meganuclease)遞送，有望提供徹底治癒HSV感染的方法。
論文連結：
https://www.nature.com/articles/s41467-020-17936-5