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用CRISPR對抗皰疹病毒感染
點擊次數：244 發布時間：2016-7-2
大多數成年人都攜帶多種皰疹病毒。在zui初的急染之后，這些病毒在它們的宿主體內建立起了終身感染，并引起唇皰疹、角膜炎、器皰疹、帶狀皰疹、傳染性單核細胞增多癥和其它疾病。一些皰疹病毒能導致癌癥。在感染的潛伏期，病毒能夠潛伏很長一段時間，但仍然保留引起偶發性再激活的能力，這可能會導致疾病。6月30日在《PLOS Pathogens》發表的一項研究表明，用CRISPR / Cas9基因組編輯技術攻擊皰疹病毒DNA，可以抑制病毒復制，并且在某些情況下可消除病毒。
CRISPR / Cas9系統可靶定特定的DNA序列，并誘發雙鏈DNA的切割。在哺乳動物細胞中，這種切割是被標記的，并通過稱為NHEJ的緊急修復系統而得以快速修復。NHEJ是有效的，但不是很準確，往往導致修復位點刪除或插入一些DNA堿基。因為DNA密碼子的讀取是每次三個堿基，因此，在關鍵區域發生這么小的變化，經常會破壞各自基因及其蛋白產物的功能。
荷蘭烏得勒支大學醫學中心的Robert Jan Lebbink和他的同事們推斷，CRISPR / Cas9可能靶定傳染者細胞中潛在的皰疹病毒DNA，并使其發生突變，因此可能預防皰疹病毒相關的疾病。為了驗證這一點，研究人員設計了特定的引導性(g)RNA序列，與病毒基因組的關鍵部分是互補的，并作為“分子地址”。這些gRNAs結合CRISPR / Cas9系統的“分子剪刀”部分，應該能誘導特定的切割，以及隨后在皰疹病毒DNA中引發突變，所以會削弱病毒。
在他們的系統方法中，研究人員觀察了三個不同的皰疹病毒組成員：1型單純皰疹病毒 (HSV-1)——可引起唇皰疹和皰疹角膜炎；人類巨細胞病毒(HCMV)——出生缺陷zui常見的病毒原因(當病毒通過母親傳播給胎兒)；以及Epstein-Barr病毒(EBV)——造成傳染性單核細胞增多癥和多種類型的癌癥。
通過研究潛伏感染EBV的淋巴瘤細胞，研究人員表明，引入靶定特定EBV DNA序列的gRNAs，可以在靶位點誘導突變。這種突變可以消除病毒的基本功能，以及破壞病毒DNA分子。與此一致的是，研究人員報道稱，通過使用兩個不同的gRNAs靶定*的EBV基因，它們可以引起宿主細胞中超過95%的EBV基因組缺失。
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在潛伏染期間，HCMV基因組作為環狀DNA分子存在于宿主細胞的細胞核中。一旦病毒再激活后，HCMV復制進行的很緩慢。用適當的gRNAs時，研究人員發現，CRISPR / Cas9編輯可以有效地削弱HCMV復制。然而，他們也觀察到，有逃脫的變異繞過了CRISPR / Cas9編輯，因此，他們建議，同時編輯HCMV中的多個關鍵位點是十分必要的，以避免抗性基因組的發展。
與HCMV相比，HSV-1繁殖的更快。當研究人員測試各種與CRISPR / Cas9結合靶定不同的重要HSV-1基因的gRNAs時，他們發現，它們中的許多個能夠降低病毒復制。當他們結合其中兩個gRNAs，從而同時靶定兩個至關重要的基因時，他們能夠*抑制HSV-1復制。另一方面，在潛伏階段——即當病毒DNA不能積極復制時，他們無法引起編輯。
研究人員總結說：“我們觀察到，EBV被而特定地從潛伏染的腫瘤細胞中清除，HSV-1和HCMV在人類細胞中的復制被削弱。盡管CRISPR / Cas9不能指導休眠HSV-1的基因組工程，但是利用抗HSV-1 gRNAs能夠有效地抑制休眠HSV-1再激活后的病毒復制。我們希望，這些研究結果可能讓我們設計有效的治療策略，在潛伏染和生產染期間靶定人類皰疹病毒。”
之前已經相繼有科學家嘗試用CRISPR基因編輯技術來對抗病毒。例如，2015年2月，來自軍事醫學*放射與輻射醫學院研究所、第四軍醫大學西京醫院、日本京都大學和華中農業大學獸醫學院等處的研究人員，在Nature旗下子刊《Gene Therapy》發表的一項研究中，探討了靶定HBV抗原（HBsAg）編碼區的CRISPR/CRISPR相關Cas9系統，在細胞培養系統和活體動物體內的效果。結果表明，CRISPR/Cas9可在體內和體外抑制HBV復制和表達，可能是HBV感染一種新的治療策略。相關閱讀：Nature子刊：我科學家利用CRISPR破壞乙肝病毒。
2015年9月，中*遺傳與發育生物學研究所高彩霞研究組利用在細菌中發現的適應性免疫系統（CRISPR/Cas）特異識別病毒和外源DNA的特性，將該CRISPR切割系統引入植物，在植物中建立了這套DNA病毒防御體系。相關閱讀：中科院學者Nature Plants利用CRISPR系統解析DNA病毒。
今年5月，一個由美國哈佛大學維斯生物啟發工程研究所合成生物學家James Collins博士領導的合作小組開發出一種低成本的基于試紙的快速診斷系統，該系統能夠毒株特異性地檢測寨卡病毒，而且它可能很快被用來在現場篩查血液、尿液或唾液樣品。這種神奇的方法來自CRISPR技術。相關研究結果于2016年5月6日在線發表在Cell期刊上。相關閱讀：CRISPR：讓寨卡病毒無所遁形。