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CRISPR治愈活体动物中的HIV

由于病毒能够隐藏在潜在的水库中,因此永久性治愈HIV感染的方法仍然遥不可及。但是现在,在5月3日发表在《分子疗法》杂志上的最新研究中,坦普尔大学(LKSOM)的路易斯·卡茨医学院和匹兹堡大学的科学家表明,它们可以从活体动物的基因组中切除HIV DNA,从而消除进一步的感染。它们是第一个在三种不同的动物模型中实现这一壮举的动物,其中包括“人源化”模型,在该模型中,小鼠被移植了人类免疫细胞并被病毒感染。

该团队是第一个证明可以通过一种强大的基因编辑技术CRISPR / Cas9彻底关闭HIV-1复制并从动物的感染细胞中清除病毒的技术。这项工作是由胡文辉医学博士领导的,胡文辉目前是LKSOM代谢病研究中心和病理学系(以前是神经科学系)的副教授。卡梅尔·哈利利(Kamel Khalili)博士,劳拉·卡内尔(Laura H. Carnell)教授,神经科学系主任,神经病毒学中心主任,LKSOM综合神经艾滋病中心主任;以及杨元彬博士。在研究期间,Young博士曾是匹兹堡大学医学院放射学系的助理教授。Young博士最近加入了LKSOM。

这项新工作建立在该团队于2016年发布的先前的概念验证研究的基础上,该研究使用了将HIV-1 DNA掺入动物体每个组织基因组中的转基因大鼠和小鼠模型。他们证明了他们的策略可以从实验动物的大多数组织中的基因组中删除HIV-1的靶向片段。

胡博士说:“我们的新研究更加全面。”“我们确认了先前工作的数据,并提高了基因编辑策略的效率。我们还表明,该策略在另外两种小鼠模型中均有效,一种代表小鼠细胞中的急性感染,另一种代表人类细胞中的慢性或潜在感染。”

在这项新研究中,研究小组对转基因小鼠中的HIV-1进行了基因灭活,使病毒基因的RNA表达降低了约60%至95%,从而证实了他们的早期发现。然后,他们在急性感染了EcoHIV(相当于人类HIV-1的小鼠)的小鼠中测试了其系统。

Khalili博士解释说:“在急性感染期间,HIV会积极复制。”“使用EcoHIV小鼠,我们能够研究CRISPR / Cas9策略阻断病毒复制并潜在地预防系统感染的能力。”他们的策略的切除效率在EcoHIV小鼠中达到96%,为HIV-1提供了第一个证据通过CRISPR / Cas9系统的预防性治疗根除。

在第三个动物模型中,潜伏的HIV-1感染在植入了人类免疫细胞(包括T细胞)的人源化小鼠中进行了概括,随后是HIV-1感染。胡博士解释说:“这些动物在人类T细胞基因组中携带潜在的HIV,病毒可以逃脱检测。”在用CRISPR / Cas9单次处理后,成功地从嵌入小鼠组织和器官的潜伏感染人类细胞中切除了病毒片段。

在所有这三种动物模型中,研究人员利用了一种基于称为AAV-DJ / 8的亚型的重组腺相关病毒(rAAV)载体递送系统。胡博士说:“ AAV-DJ / 8亚型结合了多种血清型,为我们的CRISPR / Cas9系统的运输提供了更多的细胞靶标。”他们还对以前的基因编辑设备进行了重新设计,使其现在带有一组四个指导RNA,所有这些RNA旨在从宿主细胞基因组中有效切除整合的HIV-1 DNA,并避免潜在的HIV-1突变逃逸。

为了确定该策略是否成功,研究小组测量了HIV-1 RNA的水平,并使用了新型的实时生物发光成像系统。“成像系统是由匹兹堡大学的Young博士开发的,可精确定位HIV-1感染的细胞在体内的时空位置,使我们能够实时观察HIV-1的复制并从本质上观察HIV-1在潜在感染的细胞和组织中蓄积,” Khalili博士解释说。

这项新研究标志着在寻求永久治愈艾滋病毒感染方面又迈出了重要的一步。“下一步将是在灵长类动物中重复这项研究,灵长类动物是一种更合适的动物模型,在该模型中,HIV感染会诱发疾病,以进一步证明在潜伏感染的T细胞和其他HIV-1避难所中消除了HIV-1 DNA,包括脑细胞,”哈利利博士说。“我们的最终目标是在人类患者中进行临床试验。”

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