「Nature子刊」重大進展！首次從靈長類動物基因組中編輯出類似HIV的病毒

2020-12-01 轉化醫學網

本文為轉化醫學網原創，轉載請註明出處

作者：Cathy

導言：今天是第33個「世界愛滋病日」，短短30多年間，愛滋病在全球肆虐流行，已成為重大的公共衛生問題和社會問題，也是當前最棘手的醫學難題之一。

近日，天普大學劉易斯·卡茲醫學院的科學家們已經成功地從非人類靈長類動物的基因組中編輯出了與HIV類似的病毒——SIV。這一重大突破使科學家們向開發人類HIV感染的療法邁進了一大步。

這項於11月27日發表在《自然通訊》雜誌，題為「CRISPR based editing of SIV proviral DNA in ART treated non-human primates」。

該研究的共同通訊作者Kamel Khalili博士說：「我們首次證明，單次接種由腺病毒攜帶的CRISPR基因編輯構建體，就可以在恆河猴的感染細胞中編輯出SIV基因組。」

特別重要的是，這項新工作表明，該團隊開發的基因編輯構建體可以到達被感染的細胞和組織，這些組織也就是SIV和HIV的病毒庫。這些病毒庫是病毒整合到宿主DNA中並潛伏多年的細胞和組織，是治癒感染的主要障礙。這些病毒庫中的SIV或HIV超出了ART所能達到的範圍，抗逆轉錄病毒治療（ART）可以抑制病毒複製並清除血液中的病毒。一旦停止抗逆轉錄病毒治療，病毒就會從它們的儲存庫中出來並重新複製。

在非人類的靈長類動物中，SIV的行為非常類似於HIV。Khalili博士解釋說：「在實驗室研究的SIV感染的恆河猴獼猴模型是重現人類HIV感染的理想大型動物模型。」

在這項新的研究中，研究人員首先設計了一種SIV特異的CRISPR-Cas9基因編輯結構。細胞培養實驗證實，編輯工具在宿主細胞DNA的正確位置切割了整合的SIV DNA，在非靶點編輯潛在有害基因的風險很小。研究小組隨後將構建物包裝成腺病毒9（AAV9）載體，可以靜脈注射到感染SIV的動物體內。

研究人員隨機選擇了三隻SIV感染的獼猴，每隻接受一次AAV9-CRISPR-Cas9注射，並用另一隻獼猴作為對照。三周後，研究人員從動物身上採集血液和組織。分析表明，在AAV9-CRISPR-Cas9處理的獼猴中，基因編輯結構已經分布到骨髓、淋巴結和脾臟等廣泛的組織中，並且已經到達CD4+T細胞，而CD4+T細胞是一個重要的病毒庫。

此外，研究人員通過對受治療動物組織的基因分析，證明了SIV基因組是從受感染細胞中有效切割出來的。「一步一步地從組織和血細胞中高效地切除SIV DNA。」該研究的第一作者， Pietro Mancuso博士解釋道。切除效率因組織而異，但在淋巴結中達到顯著的高水平。

這項新研究是Khalili博士及其同事繼續努力的一項成果，即使用CRISPR-Cas9技術開發新型基因編輯系統（該技術獲得了2020年諾貝爾化學獎），以從攜帶該病毒的基因組中特異性去除HIV DNA。研究人員此前已經證明，他們的系統能夠有效地消除HIV感染的小動物模型（包括HIV-1人源化小鼠）的細胞和組織中的HIV DNA。

該研究的共同通訊作者之一Andrew MacLean博士對研究結果感到鼓舞。MacLean說：「這是重要的發展，我們希望這將終結愛滋病毒/愛滋病。」 「下一步是在更長的時間裡評估這種治療方法，以確定我們是否可以完全消除病毒，甚至可能使受試者脫離ART。」

MacLean博士希望這種治療策略能應用於人類。Khalili博士是生物技術公司Excision Bio Therapeutics的創始人，該研究的共同通訊作者之一，Tricia H. Burdo博士在該公司從事臨床前研究和開發，並在科學顧問委員會中任職。在獲得食品和藥物管理局批准後，將為更大規模的研究和未來的臨床試驗提供資金和基礎設施。

Khalili博士補充說：「我們希望很快我們的工作也能進入人體臨床研究。40年來，全世界的人都在遭受愛滋病毒的折磨，而我們現在離找到治癒愛滋病毒感染的方法的臨床研究已經很近了。」

Kamel Khalili博士和Tricia Burdo博士 來源：天普大學

參考資料：

【1】https://medicalxpress.com/news/2020-11-hiv-like-virus-primate-genome.html

【2】https://www.nature.com/articles/s41467-020-19821-7

相關焦點

  • 重大進展,首次從靈長類動物基因組中編輯出類似HIV的病毒
    近日，天普大學劉易斯·卡茲醫學院的科學家們已經成功地從非人類靈長類動物的基因組中編輯出了與HIV類似的病毒——SIV。這一重大突破使科學家們向開發人類HIV感染的療法邁進了一大步。該研究的共同通訊作者Kamel Khalili博士說：「我們首次證明，單次接種由腺病毒攜帶的CRISPR基因編輯構建體，就可以在恆河猴的感染細胞中編輯出SIV基因組。」特別重要的是，這項新工作表明，該團隊開發的基因編輯構建體可以到達被感染的細胞和組織，這些組織也就是SIV和HIV的病毒庫。
  • 「Nature子刊」基因編輯猴子胚胎產生HIV抗體為研究人員提供了研究HIV治療的新方法
    因為基因編輯應用於人類是違法與違背倫理的，所以最近有研究人員把基因編輯技術運用與猴子身上，發現基因編輯的猴子胚胎為研究人員提供了治療HIV的新方法!威斯康星大學麥迪遜分校威斯康星州國家靈長類動物研究中心以及獸醫和醫學與公共衛生學院的Golos，Slukvin及其同事使用CRISPR編輯了食蟹獼猴新受精胚胎中的DNA。
  • 【Nature子刊】基因編輯猴子胚胎產生HIV抗體為研究人員提供了研究...
    因為基因編輯應用於人類是違法與違背倫理的，所以最近有研究人員把基因編輯技術運用與猴子身上，發現基因編輯的猴子胚胎為研究人員提供了治療HIV的新方法!威斯康星大學麥迪遜分校威斯康星州國家靈長類動物研究中心以及獸醫和醫學與公共衛生學院的Golos，Slukvin及其同事使用CRISPR編輯了食蟹獼猴新受精胚胎中的DNA。
  • 美科學家已成功從非人類靈長類動物的基因組中編輯了SIV,在愛滋...
    據在線發表於《自然·通信》上的一項最新研究，美國科學家已成功從非人類靈長類動物的基因組中編輯了SIV(猴免疫缺陷病毒，與人類免疫缺陷病毒HIV密切相關，即愛滋病的病因)。這一突破是在愛滋病病毒研究方面邁出的重要一步，將使研究人員比以往任何時候都更接近於開發出治療人類HIV感染的方法。主持研究的天普大學醫學院研究人員表示：「我們首次證明，單次接種由腺相關病毒攜帶的CRISPR基因編輯構建體，可從恆河猴的感染細胞中編輯出SIV基因組。」
  • Nature:HIV研究重大進展!揭示烏白眉猴遭受SIV感染卻不產生AIDS之謎
    為了了解烏白眉猴如何實現這一重要的健康壯舉，在美國埃默裡大學耶基斯國家靈長類動物研究中心微生物學與免疫學主任Guido Silvestri博士的領導下，研究人員對烏白眉猴的基因組進行了測序。通過與人類和其他非人靈長類動物的基因組進行比較，他們發現了可能對人類HIV感染者有用的線索。
  • CRISPR成功在靈長類中編輯類HIV病毒
    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。
  • CRISPR成功在靈長類中編輯類HIV病毒
    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。
  • Nature子刊:首次利用CRISPR/Cas9在體內成功切除HIV DNA片段
    2016年5月20日/生物谷BIOON/--作為一種RNA病毒，HIV是一種逆轉錄病毒。當感染人細胞（主要是CD4+ T細胞）時，它會將自身的RNA逆轉錄為DNA後插入到宿主基因組中以便進行複製和合成新的病毒顆粒。在一項新的研究中，來自美國天普大學劉易斯-卡茨醫學院的研究人員利用基因編輯技術首次成功地從活的動物基因組中切除HIV-1 DNA中的一段序列。
  • CRISPR-Cas9基因編輯技術治療癌症、HIV等疾病研究進展
    近年來以CRISPR/Cas9為基礎的基因編輯技術在一系列基因治療的應用領域都展現出極大的應用前景，比如愛滋病、血液病、腫瘤等多種人類頑疾；那麼近期CRISPR-Cas9基因編輯系統在治療癌症和HIV上有哪些突破性進展呢？小編對此進行了盤點，與各位一起學習！原文：Treating Cancer with CRISPR？
  • 在靈長類中成功編輯類HIV病毒
    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。
  • Nature子刊:利用CRISPR/Cas9清除人T細胞基因組中的HIV-1
    在一項新的研究中，來自美國天普大學路易斯-卡茨醫學院（Lewis Katz School of Medicine at Temple University）的研究人員開發出一種特定的基因編輯系統CRISPR/Cas9，從而為最終治癒HIV感染鋪平道路。他們證實利用這種基因編輯系統能夠有效地和安全地將這種病毒從在體外培養的人T細胞的DNA中清理掉。
  • 新年第一發 | 重大進展,David Liu首次通過AAV病毒載體在動物體內進行鹼基編輯作用
    通過腺相關病毒（AAV）的傳送受AAV打包能力的限制（AAV的基因組包裝大小限制為≤5kb），因此無法使用全長鹼基編輯器。儘管CBE和ABE在許多培養的哺乳動物細胞系統中都得到了廣泛使用並能有效發揮作用，但仍難以將鹼基編輯器有效地運入活體動物中。動物中鹼基編輯器傳遞的主要障礙是無法將鹼基編輯器包裝在腺相關病毒（AAV）中。
  • Nature子刊:強強聯手將愛滋病病毒「趕出」活體動物基因組
    HIV病毒會造成人體免疫系統缺陷，它直接侵犯人體的免疫系統，破壞細胞免疫和體液免疫。不僅使人體的免疫系統難以抵禦侵害，而且給特效治療藥物和預防疫苗的研製帶來困難。近日，《Nature Communication》上發表了一篇令人興奮的文章。坦普爾大學劉易斯•卡茨醫學院和內布拉斯加大學醫學中心（UNMC）的研究人員合作，首次在活體動物的基因組裡消除了愛滋病病毒的DNA。
  • 2020年,愛滋病領域有什麼重大進展?
    醫學方面的進展1. 首次發現：單一劑量的抗體療法或能有效抑制HIV從母親傳播給嬰兒1月10號，刊登在國際雜誌《Nature Communications》的一項研究報告中，科學家們通過在新生非人類靈長類動物進行研究後首次發現，單劑量抗體療法有望阻斷新生兒感染HIV。
  • 2016年11月CRISPR/Cas重大進展梳理
    接下來，小編列舉最近一段時間CRISPR基因編輯系統取得的重大進展，詳情如下所示。在一項新的研究中，來自美國加州理工學院的研究人員開發出一種新的方法來讀取細胞的歷史和「譜系圖」。在一種被稱作基因組編輯的工具中，在DNA切割系統CRISPR的幫助下，一種發育中的有機體的遺傳密碼能夠在任何指定的靶位點上發生改變。寫在一個細胞基因組中的任何改變可傳遞給它的後代。在動物發育早些時候發生的改變將出現在它的很多細胞中，然而較為近期的改變將出現在更少的細胞中。
  • 病毒起源:《美國國家科學院院刊》研究坐實「美國投毒」?
    消息外洩後，旋即勾起中國民眾對SARS的特殊歷史記憶，病毒源自野生動物成為「共識」，加之石正麗團隊2017年發現菊頭蝠種群含有SARS病毒全部基因組，蝙蝠一度成為民眾集火的靶標。後續不少研究也將矛頭指向蝙蝠，但至今仍不能給出最終定論。這其中也不斷有研究稱指蛇、穿山甲、水貂、龜類是中間宿主。
  • Nature子刊:CCR5基因再出新成果,CCR5編碼的LncRNA會促進愛滋病病毒的感染能力
    詳情點擊：賀建奎進行的基因編輯嬰兒，死亡率增加，預期壽命會縮短2019年6月17日，Nature 子刊 Nature Immunology 雜誌刊登了題為：CCR5AS lncRNA variation differentially regulates CCR5, influencing HIV disease outcome
  • 2016年11月全球CRISPR/Cas9取得重大進展梳理
    接下來，小編列舉最近一段時間CRISPR基因編輯系統取得的重大進展，詳情如下所示。　　1.Nature：利用MEMOIR方法讀取細胞的歷史　　doi:10.1038/nature20777　　在一項新的研究中，來自美國加州理工學院的研究人員開發出一種新的方法來讀取細胞的歷史和「譜系圖」。
  • Nature子刊:新型雙CAR-T細胞療法,快速清除體內HIV病毒,持久保護
    Nature子刊：新型雙CAR-T細胞療法，快速清除體內HIV病毒，持久保護 2020-09-02 18:09 來源：澎湃新聞·澎湃號·湃客
  • 中國科學家首次在靈長類動物中實現一步基因全敲除 | 前沿
    但是，當前的基因編輯方法在製備轉基因動物時通常出現鑲嵌表型，也就是說動物身體一部分細胞的基因是被修改過的，而另一部分則不是。科學家通常的做法是通過雜交的方式在這些動物的後代中篩選出純合表型（也就是該動物所有的細胞都是同一種基因型）的動物來做研究。這種方法在小鼠等較低等的哺乳動物中是常用的手段，但是在高等哺乳動物比如靈長類動物中則成本過高。