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从灵长类动物基因组中编辑出类似HIV的病毒

2020年11月28日 09:49 分享自转化医学网 点击:[]

近日,天普大学刘易斯·卡兹医学院的科学家们已经成功地从非人类灵长类动物的基因组中编辑出了与HIV类似的病毒——SIV。这一重大突破使科学家们向开发人类HIV感染的疗法迈进了一大步。


这项于11月27日发表在《自然通讯》杂志,题为“CRISPR based editing of SIV proviral DNA in ART treated non-human primates”。


该研究的共同通讯作者Kamel Khalili博士说:“我们首次证明,单次接种由腺病毒携带的CRISPR基因编辑构建体,就可以在恒河猴的感染细胞中编辑出SIV基因组。”


特别重要的是,这项新工作表明,该团队开发的基因编辑构建体可以到达被感染的细胞和组织,这些组织也就是SIV和HIV的病毒库。这些病毒库是病毒整合到宿主DNA中并潜伏多年的细胞和组织,是治愈感染的主要障碍。这些病毒库中的SIV或HIV超出了ART所能达到的范围,抗逆转录病毒治疗(ART)可以抑制病毒复制并清除血液中的病毒。一旦停止抗逆转录病毒治疗,病毒就会从它们的储存库中出来并重新复制。


在非人类的灵长类动物中,SIV的行为非常类似于HIV。Khalili博士解释说:“在实验室研究的SIV感染的恒河猴猕猴模型是重现人类HIV感染的理想大型动物模型。”


在这项新的研究中,研究人员首先设计了一种SIV特异的CRISPR-Cas9基因编辑结构。细胞培养实验证实,编辑工具在宿主细胞DNA的正确位置切割了整合的SIV DNA,在非靶点编辑潜在有害基因的风险很小。研究小组随后将构建物包装成腺病毒9(AAV9)载体,可以静脉注射到感染SIV的动物体内。


研究人员随机选择了三只SIV感染的猕猴,每只接受一次AAV9-CRISPR-Cas9注射,并用另一只猕猴作为对照。三周后,研究人员从动物身上采集血液和组织。分析表明,在AAV9-CRISPR-Cas9处理的猕猴中,基因编辑结构已经分布到骨髓、淋巴结和脾脏等广泛的组织中,并且已经到达CD4+T细胞,而CD4+T细胞是一个重要的病毒库。


此外,研究人员通过对受治疗动物组织的基因分析,证明了SIV基因组是从受感染细胞中有效切割出来的。“一步一步地从组织和血细胞中高效地切除SIV DNA。”该研究的第一作者, Pietro Mancuso博士解释道。切除效率因组织而异,但在淋巴结中达到显著的高水平。


这项新研究是Khalili博士及其同事继续努力的一项成果,即使用CRISPR-Cas9技术开发新型基因编辑系统(该技术获得了2020年诺贝尔化学奖),以从携带该病毒的基因组中特异性去除HIV DNA。研究人员此前已经证明,他们的系统能够有效地消除HIV感染的小动物模型(包括HIV-1人源化小鼠)的细胞和组织中的HIV DNA。


该研究的共同通讯作者之一Andrew MacLean博士对研究结果感到鼓舞。MacLean说:“这是重要的发展,我们希望这将终结艾滋病毒/艾滋病。” “下一步是在更长的时间里评估这种治疗方法,以确定我们是否可以完全消除病毒,甚至可能使受试者脱离ART。”


MacLean博士希望这种治疗策略能应用于人类。Khalili博士是生物技术公司Excision Bio Therapeutics的创始人,该研究的共同通讯作者之一,Tricia H. Burdo博士在该公司从事临床前研究和开发,并在科学顾问委员会中任职。在获得食品和药物管理局批准后,将为更大规模的研究和未来的临床试验提供资金和基础设施。


Khalili博士补充说:“我们希望很快我们的工作也能进入人体临床研究。40年来,全世界的人都在遭受艾滋病毒的折磨,而我们现在离找到治愈艾滋病毒感染的方法的临床研究已经很近了。”

参考资料:

【1】https://medicalxpress.com/news/2020-11-hiv-like-virus-primate-genome.html

【2】https://www.nature.com/articles/s41467-020-19821-7


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