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北大魯鳳民教授:用CRISPR/Cas9治療乙肝
(圖片源于百度)
論文的通訊作者是北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部病原生物學(xué)系魯鳳民(Feng-Min Lu)教授。其主要從事病毒性肝炎的實(shí)驗(yàn)室診斷、HBV感染相關(guān)肝癌發(fā)病機(jī)制等研究。在病毒性肝炎研究方面曾獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)一次。在包括New England Journal of Medicine、Cancer Research、American Journal of Human Genetics、Cancer Cell等雜志共發(fā)表SCI收錄研究論文約50篇。
盡管可獲得預(yù)防性疫苗,乙型肝炎病毒(HBV)感染仍然是全球一個(gè)重要的公共健康問(wèn)題。由于HBV共價(jià)閉合環(huán)狀DNA(cccDNA)儲(chǔ)存庫(kù)持續(xù)存在于肝細(xì)胞的細(xì)胞核中,當(dāng)前的抗病毒藥物,包括核苷類(lèi)似物(NAs)和干擾素(IFN)都只能控制HBV生成,卻無(wú)法清除HBV。NAs不能影響cccDNA,因此停止抗病毒治療的患者乙肝常常會(huì)再度復(fù)發(fā)。此外,由于HBV cccDNA的穩(wěn)定性非常高而降解緩慢,因此需要終身治療慢性乙肝。另一方面,雖然在胞嘧啶脫氨和脫嘌呤/無(wú)嘧啶位點(diǎn)形成后IFN-α可以降解cccDNA,并進(jìn)一步清除某些患者體內(nèi)的病毒,其療效尚不能令人滿(mǎn)意。除去cccDNA是臨床治愈慢性乙肝的唯一途徑,也是慢性乙型治療中一個(gè)仍有待解決的問(wèn)題。
CRISPR/Cas9系統(tǒng)是源自細(xì)菌和古細(xì)菌適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的一種新型基因組編輯工具。CRISPR/Cas9系統(tǒng)可誘導(dǎo)靶基因組位點(diǎn)發(fā)生雙鏈斷裂(DSB)來(lái)促進(jìn)基因組編輯。在缺乏修復(fù)模板時(shí),DSBs是通過(guò)非同源末端連接(NHEJ)過(guò)程重新連接,這可以導(dǎo)致插入/缺失(indel)突變。研究人員已不僅成功應(yīng)用CRISPR/Cas9系統(tǒng)在細(xì)胞中實(shí)現(xiàn)基因組編輯,還利用其破壞了病毒包括腺病毒、單純皰疹病毒(HSV)和人類(lèi)免疫缺陷病毒(HIV)的基因組。就HBV來(lái)說(shuō),研究證實(shí)CRISPR/Cas9系統(tǒng)可以有效切割HBV A和D基因型的表達(dá)模板,A, B, C, D基因型是東亞及世界其他地區(qū)HBV主要的基因型,因此必須要設(shè)計(jì)出HBV A-D基因型特異性的向?qū)NAs (gRNAs)。
在這篇文章中研究人員評(píng)估了CRISPR/Cas9系統(tǒng)清除HBV A-D基因型的基因組的潛力。他們總共設(shè)計(jì)出了對(duì)抗HBV A-D基因型的15種gRNAs。選出了覆蓋HBV調(diào)控區(qū)域的11個(gè)雙gRNAs組合。通過(guò)測(cè)量HBV表面抗原(HBsAg)或培養(yǎng)物上清液中的E抗原(HBeAg)檢測(cè)了每種gRNA和11個(gè)雙gRNAs抑制HBV(A-D基因型)復(fù)制的效力。利用PCR和測(cè)序方法檢測(cè)了在共轉(zhuǎn)染雙gRNAs和HBV表達(dá)載體的HuH7細(xì)胞中HBV表達(dá)載體的破壞情況。并利用KCl沉淀、PSAD消化、滾環(huán)擴(kuò)增結(jié)合定量PCR的方法在HepAD38細(xì)胞中檢測(cè)了cccDNA的破壞情況。并評(píng)估了這些gRNAs的細(xì)胞毒性。
結(jié)果顯示所有g(shù)RNAs都可以顯著減少培養(yǎng)物上清液中HBsAg或HBeAg生成,這取決于gRNA對(duì)抗的區(qū)域。所有的雙gRNAs都可以有效的抑制HBV A-D基因型生成HBsAg和/或HBeAg,與單gRNA相比,雙gRNAs抑制HBsAg和/或HBeAg生成的效力大大提高。此外,通過(guò)PCR直接測(cè)序技術(shù),他們證實(shí)了這些雙gRNAs可通過(guò)除去兩gRNAs切割位點(diǎn)之間的片段來(lái)破壞HBV表達(dá)模板。更重要的是,gRNA-5和gRNA-12組合不僅可以有效抑制HBsAg和/或HBeAg生成,還能夠破壞HepAD38細(xì)胞中的cccDNA儲(chǔ)存庫(kù)。
這些結(jié)果表明了,CRISPR/Cas9系統(tǒng)可以有效破壞HBV表達(dá)模板,且沒(méi)有明顯的細(xì)胞毒性。它有可能是在慢性HBV感染患者中根除持續(xù)存在的HBV cccDNA的一種潛在的方法。
(來(lái)源:生物通)
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