无论 CRISPR/Cas9 基因编辑是否能像一部新的 Netflix 电视剧中所描绘的那样创造超级英雄,但它无可争议的优点是:快速、大量地编辑基因。
在周二发表在《细胞报告》上的研究中,科学家宣布他们使用 CRISPR/Cas9 在人类免疫系统细胞中测试了一个又一个基因——总共 45 个基因,有时同时进行,有时单独进行——以找出那些与HIV 病毒感染有关的基因,该病毒在侵入这些 T 细胞时会导致艾滋病。
多年来,科学家们已经知道某些基因的突变可以阻止 HIV 进入 T 细胞(在临床试验中正在测试编辑基因以产生这种保护性突变)。但是加州大学旧金山分校及其格拉德斯通研究所的科学家们认为,寻找更多阻止 HIV 感染的方法永远没有坏处。
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CRISPR/Cas9 的出现使它变得非常易于使用,以至于即使是小型实验室也以以前的基因编辑工具无法做到的方式涌入 CRISPR 领域。
当科学家们想要编辑大量的基因,以查看哪些变化可以保护 T 细胞免受 HIV 侵害时,他们每次都需要构建一个单独的包含多个分子的 CRISPR/Cas9 组件。因为这非常容易,所以加州大学旧金山分校的科学家们像蚂蚁在野餐时穿过食物一样穿过人类 T 细胞的基因组:使用前一代基因编辑工具需要数年才能完成的项目,现在只需几个月即可完成。
他们使用了一些研究人员去年发明的一种巧妙方法将 CRISPR/Cas9 送入细胞——电击使细胞打开进入通道——他们将一个接一个的 CRISPR 复合物(总共 149 个)送入从健康志愿者的血液中分离出来的数十万个 T 细胞中。
在每次编辑后,由加州大学旧金山分校/格拉德斯通医学遗传学家内文·克罗根和免疫学家亚历山大·马森博士共同领导的科学家们测试了现在发生突变的 T 细胞,以查看它们是否完全阻止了 HIV 进入,是否阻止了 HIV 潜入 T 细胞的基因(这是病毒复制的方式),或者以其他方式阻碍了感染。他们最终得到了六个基因(名称如 CXCR4、CCR5、LEDGF 和 NUP153),这些基因的切除完全或部分地阻止了 HIV。
希望是通过使用基因编辑来改变 T 细胞中的一个或多个此类基因来预防或消除艾滋病。目前的疗法可以控制感染,但不能消除患者免疫系统中的病毒。因此,患者必须在余生中服用抗逆转录病毒药物。在对 CCR5 基因进行编辑的临床试验中,Sangamo Biosciences 发现,患者的病毒载量下降,并且在某些情况下,即使不使用 HIV/艾滋病药物也能保持较低水平;该公司发言人伊丽莎白·沃尔夫表示,预计将于 2017 年发布更新结果。
Sangamo 公司研究副总裁迈克尔·霍姆斯表示,编辑 CCR5 以外的基因是否可能对患者有所帮助尚不清楚。加州大学旧金山分校的研究在使用 CRISPR 鉴定其他潜在的 HIV 靶点方面做得“很好”,他说,但“CCR5 和 CXCR [另一种基因] 似乎仍然是最好的靶点,但这并不是说其他靶点可能没有用处。”
编辑 T 细胞的基因组以预防甚至治愈 HIV/艾滋病面临着强大的阻力。自 2013 年以来,有六篇论文报告了使用 CRISPR 在动物或实验室培养皿中生长的细胞中阻止 HIV 感染的不同程度的成功,但在某些情况下,HIV 会克服 CRISPR 的编辑。可能需要同时或依次进行多次基因编辑。
没有发达国家医疗保险的人是否能够负担得起,仍然非常值得怀疑。但加州大学旧金山分校的科学家们希望,药物可以模仿他们所做的基因编辑,并且至少与今天的 HIV/艾滋病药物一样负担得起。