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突破:南开大学用简单的方法创造突变纯合子,让病毒无法感染cd4细胞

 医学abeycd 2019-03-09


南开新闻网讯(记者 吴军辉):记者日前获悉,南开大学医学院魏民教授在常规疗法“治愈艾滋病”研究领域获突破。相关论文在线发表于医学国际期刊《Molecular Therapy Nucleic Acids》上。

  艾滋病依然是当今世界难题,常规药物疗法可以很好地控制艾滋病病情,但目前仍不能实现治愈。魏民教授的研究工作主要受到著名案例“柏林病人”的启发。

  2009年德国医生报道,柏林一位名叫Timothy Brown的病人,感染艾滋病病毒后,又患上了白血病,医生随即为他进行骨髓移植。值得注意的是,骨髓移植的供者是CCR5Δ32/Δ32缺失纯合子,即一种罕见的基因突变“携带者”。CCR5是艾滋病毒进入人体细胞的主要辅助受体,CCR5Δ32/Δ32缺失对艾滋病毒具有天然抗性。德国柏林病人在接受骨髓移植且停止抗病毒治疗9年后,依然健康地活着,即被“治愈”了,这是世界上唯一一位被“治愈”的艾滋病人。

  魏民介绍,CCR5Δ32/Δ32纯合子在我国非常稀少(0~0.19%),依靠骨髓移植治疗艾滋病是不现实的。为此,他的课题组展开科研攻关,使用基因编辑技术CRISPR-Cas9成功在体外诱导了CCR5Δ32/Δ32纯合子突变,与天然突变完全一样,具有抵抗CCR5嗜性的艾滋病毒作用。

  “在此之前,许多科学家使用基因编辑技术破坏整个CCR5基因,该方法虽然也可以抵抗艾滋病毒,但是破坏整个CCR5基因后的长期副作用未知。而CCR5Δ32/Δ32纯合突变者,可以长期健康生活,因此诱导CCR5Δ32/Δ32突变可能比破坏整个CCR5基因更好。”魏民说。

  针对科学界十分关心的基因编辑技术CRISPR-Cas9安全性问题,魏民介绍,其课题组的全基因组测序结果表明,并没有出现明显的脱靶效应,是安全的。

  南开大学讲座教授、中国疾病预防控制中心艾滋病首席专家邵一鸣参与该研究工作。魏民为该论文通论作者,南开大学医学院在读博士生齐春侠为论文第一作者。

  论文链接:

https://www./molecular-therapy-family/nucleic-acids/fulltext/S2162-2531(18)30109-4

论文小译

2009年,Hutter博士报告,同时患有HIV感染和急性髓性白血病的柏林病人imothy Brown先生接受了同种异体CCR5Δ32/Δ32骨髓移植。

具有CCR5Δ32/Δ32纯合缺失的个体对CCR5-具有抗性热带艾滋病毒感染。柏林病人在移植后20个月和抗逆转录病毒治疗(ART)停止后没有出现艾滋病反弹,最重要的是,他仍然健康,停止抗逆转录病毒治疗9年后没有发生艾滋病反弹。即,他已经治愈,是迄今为止全球唯一治愈的病例。

在这位柏林病人的成功鼓励下,CCR5是HIV进入CD4 +细胞的主要共同受体,已经成为基因编辑抗HIV治疗的重要靶点. 在另一方面,作为逆转录病毒,HIV将其单链RNA基因组反转录成双链DNA,后者整合到人类基因组中。整合的病毒基因组可以主动促进新病毒粒子的产生或在其中保持休眠的CD4 +细胞群。具有休眠病毒基因组的细胞,称为病毒储存库。对ART不敏感,它们成为能够在停药的条件下重新产生感染性病毒的病毒库。另一种类型的病毒库是由于难以通过药物(例如淋巴组织,脑或肠道)到达的解剖部位中持续的HIV复制造成的。尽管存在ART,HIV病毒仍然通过细胞间传播。所有这些病毒库在ART停止后病毒重新反弹,这些病毒是HIV / AIDS治愈的主要障碍。 HIV感染者是在原发感染期间建立的,并在早期潜伏感染中成熟。CCR5-嗜性病毒占主导地位,在整个艾滋病毒感染的无症状阶段,它们仍然占据主导地位。因此,CCR5-嗜性病毒是缩小病毒库并防止进一步HIV复制的关键目标。

柏林病人是一个独特的病例,依赖于组织相容性匹配的CCR5Δ32/Δ32纯合子供体。这些捐赠者在欧洲高加索人群中的发病率略高,但在亚洲人和非洲人中非常罕见。最近开发的基因组编辑技术,如锌指核酸酶(ZFN),转录激活剂 - 像效应核酸酶(TALENs),以及CRISPR和CRISPR-Cas9,为CCR5人工修饰提供了强有力的方法。

这些方法可以修饰自身细胞以抵抗HIV感染,它们代表了自体的方法基于细胞的治疗。在临床前和临床试验中都获得了积极的结果,其中HIV感染的患者被移植了自体ZFN破坏的CCR5 CD4 +细胞。研究人员也消除了整个CCR5基因,但CCR5破坏的细胞的长期不良反应仍未知。相反,天然存在的CCR5Δ32/Δ32纯合子在群体中是健康的。因此,CCR5Δ32/Δ32诱导可能是比CCR5破坏好得多的方法。

Ye等人使用piggyBac转座子技术和TALEN或CRISPR-Cas9技术的组合在诱导的多能干细胞中成功地产生了突变CCR5Δ32/Δ32纯合子。令人兴奋的是,他们的技术方法很复杂。在本文中,我们开发了一种更简单的方法,仅使用CRISPR-Cas9技术和一对单指导RNA诱导人类细胞中的CCR5Δ32/Δ32纯合子。

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