科学家成功利用CRISPR/Cas9消除活体动物的HIV-1感染

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由于病毒能够在潜在的病毒库中隐藏起来，因此彻底治愈HIV感染的愿望目前依然十分渺茫，近日，一项刊登在国际杂志Molecular Therapy上的研究报告中，来自天普大学和匹兹堡大学的研究人员通过联合研究发现，他们能够从活体动物的基因组中切除HIV的DNA从而消除HIV引发的后期感染，同时本文中研究人员也首次在三种不同的动物模型中实现了这一“壮举”，包括人源化的小鼠模型（移植入人类免疫细胞的小鼠模型）和感染病毒的小鼠模型等。

文章中，研究者通过研究首次发现，利用“基因魔剪”CRISPR/Cas9能够完全关闭HIV-1的复制，并且消除动物机体受感染细胞中的病毒。本文研究基于研究人员2016年的一项概念验证研究，此前研究人员利用转基因的大鼠和小鼠模型进行研究，研究者将HIV-1的DNA掺入到了动物模型机体每个组织的基因组中；结果发现，这种策略能够去除实验动物机体中大部分组织基因组中的HIV-1靶向片段。

研究者Hu表示，这项研究的意义非常重大，我们证实了此前研究的结果，同时也改善了基因编辑策略的效率，同时我们发现这种基因编辑策略在另外两种小鼠模型中也是有效的，其中一种模型中小鼠细胞表现出急性感染的状况，另外一种模型在人类细胞中表现出了慢性或潜在的感染。

在这项最新研究中，研究者在转基因小鼠中遗传性地促使HIV-1失活，从而大约能够降低60%至95%的病毒RNA的表达，这也就证实了早期的研究发现，随后他们在急性感染EcoHIV的小鼠机体中检测了这种系统。Khalili博士解释道，在急性感染期间，HIV会不断积极复制，在EcoHIV小鼠中，我们调查了CRISPR/Cas9策略是否能够有效阻断病毒的复制并且潜在抑制病毒系统性的感染，结果发现这种新型策略在EcoHIV小鼠中的成功切除效率能够达到96%，这就为后期利用CRISPR/Cas9策略来有效清除HIV-1提供了新的线索。

在第三种动物模型中，研究人员在植入人类免疫细胞（包括T细胞）的人源化小鼠机体中重现了潜在的HIV-1感染，这些动物模型机体中的人类T细胞基因组中也携带有潜在的HIV，在T细胞中病毒能够逃脱机体的检查，随后利用CRISPR/Cas9进行的单一疗法后研究者发现，病毒片段能够从植入到小鼠组织和器官的潜在感染的人类细胞中被成功去除。在三种动物模型中，研究者基于AAV-DJ/8亚型利用了一种重组的腺相关病毒（rAAV）载体运输系统进行研究，这种AAV-DJ/8亚型能够结合多种血清型，从而就能够为CRISPR/Cas9系统的应用提供一系列细胞靶点，同时研究人员还对此前的基因编辑工具进行了重新设计使其能够携带四种导向RNAs，研究人员所设计的这些攻击都能够从宿主的细胞基因组中有效切除整合进去的HIV-1 DNA，同时还能够避免HIV-1出现的突变逃逸。

为了确定这种新型策略的成功性，研究小组测定了HIV-1的RNA水平，并且利用一种新型的活体生物发光成像系统进行研究，这种成像系统能够寻找到机体中HIV-1感染的细胞，同时还能够帮助研究者实时观察到HIV-1的复制，以及有效发现潜在受感染和组织中的HIV-1病毒库。这项研究为后期研究人员寻找治疗HIV感染的永久性疗法提供了新的思路。下一步研究人员将会在灵长类动物中重复相关的研究，从而深入阐明如何利用新型基因编辑技术来有效消除潜在感染T细胞和其它细胞中HIV-1的DNA，当然研究者最终的目标还是在病人中进行相关的临床试验。

原始出处：

Chaoran Yin, Ting Zhang, Xiying Qu, et al. In Vivo Excision of HIV-1 Provirus by saCas9 and Multiplex Single-Guide RNAs in Animal Models. Molecular Therapy, (2017), doi:10.1016/j.ymthe.2017.03.012