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重大突破:CRISPR技术成功移除T细胞HIV整合基因

首页 » 《转》译 2016-04-12 转化医学网 赞(2)
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导读
近期,美国天普大学的研究人员成功使用CRISPR基因编辑技术移除了正常生长状态下人类T细胞基因组中的HIV整合基因.

  近期,美国天普大学的研究人员成功使用CRISPR基因编辑技术移除了正常生长状态下人类T细胞基因组中的HIV整合基因并将研究结果(Elimination of HIV-1 Genomes from Human T-lymphoid Cells by CRISPR/Cas9 Gene Editing)发表在了最新的知名刊物Scientific Reports上。
  该项目的团队带头人Kamel Khalili博士表示,抗反转录病毒药物目前对于控制HIV感染十分有效,但是病人一但暂停或终止用药,体内HIV浓度将快速反弹。大量复制的HIV极度地削弱了病人的免疫功能,最终引起艾滋病。
  科学家进行HIV研究的终极目标是彻底治愈HIV感染以及艾滋病,这一目标的实现将挽救全球2500多万艾滋病患者的生命。目前,对于学术界来说将感染初期整合进入CD4+T细胞中的HIV基因完全移除是非常困难的。目前的相关研究大多集中于人为重新激活艾滋病毒,进而刺激免疫系统对感染细胞做出更剧烈的反应并将之清除。然而到目前为止,这类研究尚未取得任何成功进展。
  针对这种状况,Khalili博士和他的同事们决定尝试一种更困难的方法,通过定制针对HIV-1前病毒DNA的基因编辑技术来解决这一难题。他们的基因编辑系统包含一个用于明确定位T细胞基因组中HIV-1基因的向导RNA以及一个用于切断T细胞DNA的核酸酶。在核酸酶切除HIV-1基因的同时,细胞自身的修复机制会对切口两端进行连接。
  在先前的工作中,Khalili博士的团队成功阐明了他们的技术具有将人类细胞系中HIV-1基因切除的能力。在最新研究中,他们将注意力集中在已感染HIV,尚处于潜伏期的CD4+T细胞。研究人员证实了基因编辑技术不仅可以将细胞基因组中的HIV基因完全剔除,具有针对性的CRISPR系列分子长期存在于细胞内还可在极大的程度上预防该细胞再度感染HIV。更加重要的是,他们的体外实验严谨地模拟了HIV感染者体内T细胞的自然生长状态,向人们证明了基因编辑技术能够降低病毒的复制,大大降低病人细胞的病毒载有量。
  在这项研究的另一重要组成部分中,Khalili博士的团队解决了关于CRISPR技术脱靶效应和毒性系列问题。该团队利用被称为基因组分析的黄金标准,极端深度全基因组测序对HIV-1根除细胞向导RNA目的序列以外的其他序列进行测序,寻找可能发生的非目的突变与脱靶。他们的这一措施在很大程度上排除了基因编辑技术的脱靶效应以及对基因编辑对基因表达潜在的间接影响。对细胞生存和增殖的研究证实了通过基因编辑技术切除HIV-1整合基因的细胞生长和功能一切正常。
  “这项研究在许多层面都是十分重要的” Khalili博士说,“我们的研究成功阐明了基因编辑技术移除HIV在CD4+T细胞的基因组整合,通过将突变引入病毒基因组,我们成功地杜绝了HIV在患者细胞内的复发。同时,我们的团队成功证明了这项技术系统在保护细胞不受复发性感染侵扰的同时并不会对细胞造成其他伤害。”
  Khalili博士的研究成果在很大程度上推进了CRISPR基因编辑技术临床转化的进展,对应用该技术治疗艾滋病以及其他多种病毒性疾病都有着一定的意义。
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