利用CRISPR/Cas9在體內成功切除HIV DNA片段

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后插入到宿主基因組中以便進行復制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成功地從活的動物基因組中切除HIV-1 DNA中的一段序列。這一突破是開發一種潛在地抵抗HIV感染的治療策略的關鍵一步。相關研究結果發表在2016年5月19日那期Gene Therapy期刊上，論文標題為“Excision of HIV-1 DNA by gene editing: a proof-of-concept in vivo study”。 論文通信作者、天普大學劉易斯-卡茨醫學院神經病毒學中心主任Kamel Khalili博士解釋道，“在這項概念驗證的研究中，我們證實我們的基因編輯技術能夠地應用于兩種小型模式動物的很多器官中，而且能夠將HIV病毒DNA的較大片段從宿主細胞基因組中切除。”

當前的治療HIV感染的方法集中于抗逆轉錄病物的組合使用。盡管抗逆轉錄病物療法能夠有效地抑制HIV復制，但是這不能夠將HIV-1從被HIV感染的細胞中清除。再者，當抗逆轉錄病毒療法停止時，HIV復制卷土重來，從而使得病人面臨著患上獲得性免疫綜合征（AIDS，一種由HIV感染導致的疾病）的風險。這種潛伏性感染之所以產生是因為HIV DNA能夠持續存在于CD4+記憶T細胞的基因組中和可能其他的細胞儲存庫中，在那里，HIV病毒保持潛伏狀態，不受當前療法的影響。

在早前的研究（Scientific Reports, doi:10.1038/srep22555）中，Khalili博士和同事們能夠證實他們基于CRISPR/Cas9技術的新基因編輯系統在體外能夠很好地從被感染的細胞中清除HIV-1，而且對宿主細胞沒有任何副作用。在針對臨床樣品---包括來自HIV感染者的T細胞在實驗室培養時增殖---的體外實驗中，他們證實在經這種基因編輯系統治療后，病毒復制顯著降低（詳細新聞報道參見：Nature子刊：利用CRISPR/Cas9清除人T細胞基因組中的HIV-1）。

這項研究的設計目的是專門測試這種基因編輯技術是否也能夠清除轉基因大鼠和小鼠體內的HIV-1，其中HIV DNA已被整合進這兩種實驗性轉基因動物的每個器官每個細胞的基因組中。為了讓這種基因編輯技術應用于活動物體內的細胞中，Khalili博士和同事們使用重組腺相關病毒（rAAV）載體運送系統。他們也對這種基因編輯系統進行基因改造以便能夠切割整合到宿主細胞基因組中的HIV-1 DNA，從而導致病毒DNA片段從宿主基因組中切除。

在利用rAAV載體運送系統將 CRISPR/Cas-9分子運送到這兩種轉基因動物的血液中兩周后，研究人員分析了從這些動物體內收集的組織中的HIV-1 DNA。分析結果證實在包括大腦、心臟、腎臟、肝臟、肺部和脾臟在內的每個組織中以及血細胞中，HIV-1 的特定DNA片段都被從病毒基因組中切除。在分析模式大鼠體內的病毒RNA時，研究人員證實這一策略顯著地降低循環淋巴細胞和淋巴結中的HIV-1 RNA水平，這就表明病毒基因組片段切除顯著地影響攜帶整合性病毒DNA的細胞中的HIV-1基因表達。

Khalili博士說，“這種rAAV運送系統進入含有HIV-1基因組的很多器官中并對病毒DNA進行基因編輯的能力是這種策略也能夠克服潛在性HIV感染的細胞中的病毒再激活的重要指標。它充當著一種潛在地治療HIV感染者的方法。”用于這項研究中的這種切除策略導致HIV-1 DNA的較大片段被切除，也就消除了在進行治療時任何可復制性HIV病毒逃避事件出現的可能性。

這項新研究的臨床影響是深遠的。這種基因編輯平臺本身可能能夠*病人體內的HIV-1 DNA，但是它也是高度靈活的，可能能夠潛在地與現存的抗逆轉錄病物組合使用從而進一步抑制病毒RNA復制。它可能也能夠經改造后靶向作用于發生突變的HIV-1毒株。

Khalili博士注意到在未來幾年，基于這種方法的臨床試驗可能會開展。與此同時，下一步就是在更大的動物群體中開展追蹤研究，在這項追蹤研究中，研究人員計劃監控這種治療方法的療效、安全性和其他的重要指標。