主页 > 信息访谈 >CRISPR 非万能,HIV 病毒能快速突变逃过 CRISPR 掌控 >

CRISPR 非万能,HIV 病毒能快速突变逃过 CRISPR 掌控

2020-06-06


CRISPR 非万能,HIV 病毒能快速突变逃过 CRISPR 掌控

过去三年多来,CRISPR 基因编辑技术在生技领域越来越受欢迎,科学家以这项同时具有高效率以及高準确度的系统不断在生物技术领域获得新进展。今年 4 月刚发表于科学期刊 Cell Reports 的研究,以 CRISPR-Cas9 技术对抗 HIV(人类免疫缺陷病毒,爱滋病即为此病毒感染造成)感染,更是值得注意的未来方向。然而,参与这项研究的研究人员却提出了另一项疑虑必须解决,可能会使得这项技术真正运用至医疗层面的时间延后。

HIV 攻击宿主免疫系统中的 T 细胞后,会将自己的病毒基因组嵌入到宿主 DNA 中,并盗用宿主的 DNA 複製机制複製病毒自己的基因。但是 T 细胞有自己的 DNA 修剪酵素 Cas9,搭配能够定位 HIV 基因中特定序列的 RNA,就能够将 Cas9 带至特定序列处进行裁切,让入侵者的基因断裂失去功能,以此对付外来入侵者并保护自己。

这项由来自加拿大蒙特娄麦基尔大学的病毒学家 Chen Liang 所带领的研究团队,得到了看似可行的实验结果,能够提供被感染的 T 细胞对付 HIV 病毒的 CRISPR 工具。来自美国北卡罗莱纳州德罕的杜克大学的病毒学家 Bryan Cullen 虽然没有参与这项研究,但曾经以 CRISPR 技术对包含 HIV 等各种病毒进行基因修改。他认为 CRISPR 这项技术在培养组织中进行起来简单又有效。

但在两周后,研究团队却发现 T 细胞中有些 HIV 病毒逃过 CRISPR 的攻击,进而产生了许多 HIV 病毒颗粒。经由 DNA 定序发现,这些逃过 CRISPR 攻击的病毒在 CRISPR 系统中 Cas9 酵素作用的位置上都产生了突变。

儘管如此,研究团队不认为 HIV 成功逃过 CRISPR 能单纯以一般 DNA 複製时所产生的突变来解释,也就是说,这些突变可能不是一般机率造成的突变,而是因为 Cas9 酵素在病毒 DNA 进行截切时伴随着的插入或删除几对硷基的DNA序列所造成的突变。

当 DNA 被截切,宿主细胞会尝试修补截切产生的裂缝,而在修补的过程中难免出现一些突变,嵌入或删除几个 DNA 硷基所造成的序列突变就被称为「indels (取嵌入 insert 及删除 delet 合併成的单词)」。这些 indels 的产生也正是 CRISPR 系统之所以能够使入侵者基因失去功能的缘故。但是这个机制并不完美,有的时候 T 细胞攻击外来基因的结果使得入侵的 HIV 病毒仍能够进行複製并感染其他细胞。这还不是最糟的状况,这些 HIV 病毒基因中的突变序列无法再次被 T 细胞的 CRISPR-Cas9 系统辨识,也就代表我们再也不能利用 CRISPR 来对付这些突变的病毒。

类似的现象也被另一个研究团队所提出,由来自荷兰阿姆斯特丹大学分子生物学家 Atze Das 所带领的团队在 2 月将他们的研究发表于科学期刊 MolecularTherapy 中。他们认为 HIV 能够逃过 CRISPR 系统并不奇怪,真正令人惊讶的是这个过程发展速度非常快。

Atze Das 和 Chen Liang 都认为这个问题并非无解,只要同时针对多个 HIV 病毒重要的基因序列进行攻击,或者在运用 CRISPR 系统的同时以其他攻击 HIV 的药物辅助,都能降低突变造成的影响。直接以基因修改做为治疗 HIV 感染的方法好处,在于它能够让 T 细胞能够抵抗 HIV 入侵,病毒想要再次攻击 T 细胞的难度会上升,因为修改基因的对象是人类而不是病毒。目前基因修改技术已经开始应用于临床医疗已经开始进行,不过运用的是另一种被称为锌指核酸酶(Zinc-finger nucleases,ZFN)的基因编辑工具。

Cullen 博士也同样认为虽然 CRISPR 技术可能导致 HIV 病毒得以突变而不受 CRISPR 限制,但这并不表示以 CRIPSR 技术治疗  HIV 感染的可能性就此破灭。目前常用于治疗 HIV 感染的方式是将大量的各种抗病毒药物混合一起服用,也就是所谓的鸡尾酒疗法。随着医疗科技发展,鸡尾酒疗法在近年来控制 HIV 感染的效用越来越好,相对的,若要以 CRISPR 技术运用于治疗 HIV 感染,就需要在病患体内对一定数量的 T 细胞进行基因修改。这样的状况下,CRISPR 疗法究竟适不适合发展就会成为一个值得考虑的问题。




上一篇: 下一篇: