艾滋病新疗法：“细胞剪”切除感染区域的病毒
科学家们声称，他们距离创造一种可治愈艾滋病的药物又近了一步。一组研究人员改造了一个由细菌使用的防御系统，他们培养这种类似剪刀的细菌机器来识别HIV病毒。他们在测试中发现，这一技术能够彻底清除高达72%的HIV感染细胞中的病毒。一组研究人员改造了一个由细菌使用的防御系统，他们培养这种类似剪刀的细菌机器来识别HIV病毒（上图）。CRISPR如何起作用？CRISPR技术能精确地改变基因密码中的靶标部分。不同于其他的基因沉寂工具，CRISPR系统以基因组的源材料为靶标，并会在DNA层面永久地关闭基因。DNA切割——又叫双股断裂——严格模仿自然发生的突变，比如在长时间阳光暴晒后发生的突变。但是与紫外线导致的基因改变不同，CRISPR系统在基因组中某个精确位点引发突变。在细胞机器修复DNA断裂时，它会清除一小片DNA。用这种方式，研究人员能够精确地关闭基因组中的特定基因。“进化促成了一些令人惊讶的机制，来保护有机体免受自然病原体的侵袭，”加利福尼亚索尔克基因表达实验室教授胡安·卡洛斯·伊斯皮苏亚·贝尔蒙特(Juan Carlos Izpisua Belmonte)说。“理解了细菌用来防止自身受到病毒感染的免疫反应，可以使我们设计出新的平台，用来靶向攻击患者体内的毁灭性病毒，如HIV。”“当HIV病毒拷贝潜入人体细胞时，它可以产生巨大的破坏。”HIV病毒通过控制细胞自身的分子机器，制造病毒基因物质的副本，然后将这些副本埋藏在细胞自身的基因内部。从此，宿主的细胞就变成了HIV病毒的工厂，生产新的病毒拷贝来扩散至全身。现有的艾滋病药物以这一生命周期中的个别步骤为靶标：比如，有些药物阻止病毒植入细胞DNA，还有一些药物试图阻止感染细胞生产更多病毒。伊斯皮苏亚·贝尔蒙特实验室研究助理廖新凯（Hsin-Kai Liao，音译）说，这些药物的问题在于，它们并没有真正清除细胞DNA内部潜藏的病毒拷贝。这些拷贝可以休眠数年后再重新激活。“病人通常需要每日或者每周服药，终生不停，因为HIV病毒可以潜伏，”廖教授说。“这耗费了金钱、时间和精力。”为战胜这一问题，研究小组转向名为CRISPR的分子防御系统，细菌就是使用这一系统来切碎特定位点的外源DNA。自从最近发现了这一点以来，科学家们已经开始使用CRISPR来编辑基因。而CRISPR的抵御能力也引起了研究者的兴趣，他们想知道能否对CRISPR进行编程来切除并摧毁人体细胞内的病毒。CRISPR利用了一些称作向导RNA的基因物质片段来引导切割，因此科学家们开发出了一些导向HIV病毒上独特位点的向导RNA。为了让这一系统能够对感染了HIV的免疫细胞起作用，他们加入了CRISPR、向导RNA和其他一些需要的分子。他们发现CRISPR成功地切割了HIV基因内的正确位点，失活了这一病毒。这使得高达72%的细胞完全清除了这一病毒。CRISPR不仅切碎了最初感染细胞的那些松散的病毒拷贝，而且切碎了潜藏在细胞DNA内部休眠的HIV病毒。尽管其他一些研究小组也采用相似方法让CRISPR靶向攻击HIV病毒，但是索尔克实验室的新研究表明，这种方法对活性的、全长的HIV病毒有效，而对缩短的、失活的病毒版本无效。索尔克小组还以一种更为完整的方式阐释了CRISPR如何靶向攻击人体活细胞内部的HIV病毒，证实了它在病毒嵌入基因组前后均有效。CRISPR不仅切碎了最初感染细胞的那些松散的病毒拷贝，而且切碎了潜藏在细胞DNA内部休眠的HIV病毒。“CRISPR能够真正从人类基因组中切除这一病毒，”廖说。下一步，廖和他的同事们尝试将CRISPR系统添加到感染HIV之前的人体细胞中。他们证实，添置这一系统之后可以防止感染——CRISPR在病毒开始复制前就切碎了该病毒的所有拷贝。要确定该技术如何才能应用于人类患者，以及HIV病毒是否会迅速进化来逃避CRISPR，还需要进一步的研究。鉴于此，该小组正在研究添加更多的向导RNA到CRISPR混合物中的有效性，以让这种防御系统能够同时识别更多的病毒区域。“HIV病毒可以非常迅速地变异，”廖说。“如果我们同时靶向攻击多个区域，就减少了病毒产生抵抗性的机会。”
好，这是一个好消息。
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