艾滋病(AIDS) , 即获得性免疫缺陷综合征 , 是一种由人类免疫缺陷病毒(HIV)感染引起的危害性极大的传染病 。 HIV病毒把人体免疫系统中最重要的CD4+T细胞作为主要攻击目标 , 大量破坏该细胞 , 经过数年、甚至长达10年或更长的潜伏期后发展成艾滋病病人 , 使人体丧失免疫功能 , 因抵抗力极度下降会出现多种感染 , 后期常常发生恶性肿瘤 , 以至全身衰竭而死亡 。
在过去的几十年里 , 何大一等人提出的“鸡尾酒疗法”等联合治疗方案使得艾滋病成为了一种相对可控的慢性疾病 , HIV感染患者的存活时间和生活质量也得到了极大的改善 。 然而 , 这些疗法只能抑制患者体内的HIV病毒 , 而不能彻底清除 , 因此也就无法治愈 。 据联合国艾滋病规划署数据 , 目前全球范围内现存HIV携带者和艾滋病患者人数高达3800万人 , 且数量仍在快速增长中 。
近日 , 以色列特拉维夫大学的研究人员在NatureBiotechnology期刊上发表了题为:InvivoengineeredBcellssecretehightitersofbroadlyneutralizinganti-HIVantibodiesinmice的研究论文 。
该研究使用两种腺相关病毒载体(AAV)同时递送CRISPR-Cas9基因编辑系统和靶向免疫球蛋白基因的修复模板 , 直接编辑小鼠内源B细胞的免疫球蛋白基因位点 , 有效地在体内修饰B细胞 , 使之能产生针对HIV病毒的中和抗体 , 让一次性注射治疗艾滋病成为可能 。
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【学术前沿:AAV-CRISPR基因编辑疗法,让一次性注射治疗艾滋病成为可能】多年以来 , 科学家们在治疗HIV感染时一直面临一个十分棘手的问题——HIV在人体中变异迅速 , 极易产生耐药性 。 令人兴奋的是 , 2011年MichelNussenzweig团队在一名HIV感染者体内分离出了一种HIV广泛中和抗体——3BNC117 。
然而 , 尽管针对HIV的强效、广泛中和抗体(bNAb)可以保护机体免受感染 , 但众多的艾滋病候选疫苗的临床试验最终无一不以失败告终 , 这提示我们想要通过传统的免疫方法实现对HIV的免疫是十分困难甚至是不可能的 , 必须走出新的道路 。
对此 , 如果能通过CRISPR技术直接编辑免疫球蛋白基因来重编程体液免疫 , 使之产生靶向特定病原体(如HIV病毒)的中和抗体 , 那将是一种里程碑式的革新 。
在这项最新研究中 , 研究团队设计了两种重组腺相关病毒(AAV):一种编码CRISPR-Cas9基因编辑系统 , 包括CMV/SFFV启动子驱动的SaCas9和U6启动子驱动的sgRNA;另一种编码靶向免疫球蛋白基因的HIV-bNAb-3BNC117同源性定向修复模板(HDRT) 。
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两种重组腺相关病毒递送CRISPR-Cas9基因编辑系统和HDRT
研究人员使用各种HIV包膜糖蛋白(Env)为基础的免疫原免疫小鼠 , 以扩大激活细胞的数量 , 6天后通过静脉注射将这两种重组AAV地送到小鼠体内 。 经过几次相同的HIV-Env增强免疫后 , 小鼠的血清中开始表达广泛中和抗体 , 并且可以中和3BNC117敏感的HIV毒株 。
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免疫小鼠产生3BNC117
紧接着 , 研究团队通过高通量测序分析了基因编辑效果 。 正如预期的那样 , 早期可在小鼠的肝脏和血液中发现AAV基因组的强烈富集 , 随着时间的推移 , 在肝脏中AAV拷贝数减少 , 而在免疫小鼠的淋巴结和骨髓中增加 , 这表明在这些组织中B细胞克隆扩增正在进行 。
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注射AAV后130天 , 在免疫小鼠的淋巴组织中发现了体内工程B细胞
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