基因编辑技术依然很火。对韩春雨教授的质疑也好,对专利应归谁所有的争论也罢,都改变不了基因编辑技术快速发展的事实。近日《细胞通讯》杂志上的一篇科学论文,为基因编辑技术的发展再注一笔。一种新的基因编辑系统,帮助研究人员找到了可使人类免疫细胞对抗艾滋病病毒(HIV)感染的基因变异。在人类对抗艾滋病的漫长征途中,基因编辑技术开始发力。

此项成果归属于美国加州大学旧金山分校及其附属格莱斯顿研究所的研究人员。该团队使用CRISPR/Cas9技术,建立了一个高通量细胞编辑平台,能够测试不同基因变异对免疫细胞对抗HIV的影响。这无疑会推动艾滋病的治疗研究。

一线曙光,天然抵抗HIV人群

几十年来,在科学家的不断努力下,艾滋病研究取得巨大进展,抗逆转录病毒药物在治疗和控制HIV方面也取得了不错的效果。但时至今日,依然无法完全治愈艾滋病,每年都有数以百万计的人感染HIV。一旦病毒侵入患者的免疫系统,会深藏在细胞DNA中,现有技术手段无法检测或摧毁它们,患者只能靠不断服用抗逆转录病毒药物维持生命。

然而,并不是每个人都很容易感染HIV,有些人的免疫细胞似乎对HIV具有天然抗性,这给处于迷茫中的科学家带来一线曙光。他们希望,有朝一日能够编辑HIV感染者的免疫系统,使其具有对抗HIV的能力。

为此,科学家们做了很多努力,对具有HIV抗性者的基因组进行了大量测序,以求发现能对HIV免疫的基因变异。但有太多的基因变异涉及其中,有的变异会阻碍病毒入侵免疫细胞,有的则会对病毒操控细胞基因表达的能力造成影响。直到现在,科学家也没有找到一种方法来测试到底是哪种变异赋予了人类T细胞对抗HIV的能力。

CRISPR相助,创建抗HIV免疫细胞

T细胞是人体免疫系统中最主要的战士,但它们却很柔弱,在体外只能生存几周。因此,对T细胞进行基因编辑不是一件容易的事。2015年,加州大学旧金山分校医学院的微生物学和免疫学助理教授亚历山大·马森及同事,通过在试管中预制CRISPR机制,首次在人类T细胞中进行了精确的DNA序列替换,并将编辑过的基因添加到供体免疫细胞中。

在此次新研究中,研究人员对这一技术进行了改良。他们发明了与T细胞内基因编辑并行的一个高通量自动化系统。通过这一系统,能够对健康志愿者T细胞中成千上万个不同的候选基因进行编辑,将这些变异细胞暴露于HIV病毒之前,然后筛选出可阻断病毒感染的基因变异。

由于T细胞在体外只能存活两到三周,该系统成功的关键就在于它的速度。用论文作者之一、加州大学旧金山分校细胞与分子药物学教授内万·J.克洛根的话说:“要想把编辑T细胞作为一种治疗手段,怎样快速、安全、有效地进行编辑,并将编辑细胞快速植回患者体内是最主要的考量。”

研究人员利用新技术编辑了基因CXCR4与CCR5,这两个基因负责编码不同HIV病毒株用以侵入和感染免疫细胞的受体分子,是过去细胞疗法实验的主要目标。结果表明,使这两个基因中的任何一个失效,都可成功阻止HIV感染人类T细胞。而更进一步实验显示,同时阻断使HIV侵入细胞的基因和使HIV在细胞中得以生存繁殖的基因,会使免疫系统获得双重抗性。

潜力巨大,成果仅是冰山一角

为了验证新技术的效能,研究人员开发了146种不同的基于CRISPR技术的编辑方案,每个方案都旨在关闭45个与艾滋病有关基因中的一个。他们最后确认了几个基因,其缺失会使细胞具有HIV抗性,其中一些基因在先前的研究中已被预测出来,而有些基因却从未发现与HIV感染有关。

下一步,研究人员计划利用新平台找出更多的HIV病毒弱点,以开发新的细胞疗法或靶向性药物。他们希望能找到一种方法,通过简单或者说极微小的基因编辑,来改变细胞功能,使其既能产生对HIV病毒的抗性,又不会影响基因表达,阻碍细胞功能的发挥。他们还希望该系统能够得到更广泛的应用,不仅仅是用于研究HIV,还会用于其他病毒研究。

马森表示,对人类免疫细胞进行修饰并很快就看到效果,可说是完成了传染病研究中的一大块拼图。基因编辑技术潜力巨大,而目前发现仅是冰山一角。

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