基因剪刀大變身，可殺死人類細胞中的致命病毒_風聞

​                                                                    

編譯／花花  審稿／阿淼  責編／張夢

美國麻省理工學院和哈佛大學布羅德研究所的研究人員將一種CRISPR-RNA切割酶轉化成了一種抗病毒藥物，該藥物可被編程用於檢測和消滅人類細胞中的RNA病毒。

CRISPR（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats，成簇的規律間隔的短迴文重複序列）和大腸桿菌DNA片段的示意圖。

世界上許多常見的或致命的人類病原體都是RNA病毒，例如埃博拉病毒、寨卡病毒和流感病毒，而且大多數都沒有美國食品及藥物管理局（FDA）批准的治療方法，開發新的抗病毒方法迫在眉睫。

近日，美國麻省理工學院和哈佛大學布羅德研究所的研究人員將一種CRISPR-RNA切割酶轉化成了一種抗病毒藥物，該藥物可被編程用於檢測和消滅人類細胞中的RNA病毒。相關論文於10月10日發表在《分子細胞》雜誌上。

Cas13酶此前已經被用作切割和編輯人類RNA的工具。

研究人員之前已經將Cas13酶用作切割和編輯人類RNA的工具，並將其作為檢測病毒、細菌或其他靶點的診斷手段。這項研究是首個將Cas13酶或CRISPR系統在培養的人類細胞中作為抗病毒藥物的研究之一。

研究人員將Cas13酶的抗病毒活性與它的診斷能力結合起來，創造了一個將來可能用於診斷和治療病毒感染（包括由新病毒和致命病毒引起的感染）的單一系統。該系統被稱為CARVER (Cas13-Assisted Restriction of Viral Expression and Readout ，Cas13輔助的病毒表達限制和讀出系統)。

埃博拉病毒

“人類的病毒病原體極其多樣化，即使是單一種類的病毒也在不斷地適應環境。這凸顯了靈活抗病毒平台的挑戰和需求。” 通訊作者、哈佛大學布羅德研究所教授兼霍華德休斯醫學研究所的研究員Pardis Sabeti説，“我們的CARVER系統為這些種類繁多的病毒建立了一種強大的、快速可編程的診斷和抗病毒技術。”

在這項研究中，為了探索新的抗病毒策略，研究小組將重點放在Cas13酶上，它可以自然地靶向細菌中的病毒RNA並針對特定的RNA序列進行編程，幾乎沒有限制，能夠比較輕易地進入細胞，並且已經在哺乳動物細胞中得到了廣泛的研究。

流感病毒也是一種RNA病毒。

研究人員首先篩選了一系列的RNA病毒，以尋找Cas13酶可以有效靶向的病毒RNA序列，這些序列主要是那些最不容易發生突變的，以及被切斷後最有可能使病毒失效的片段。

Sabeti實驗室的博士後Cameron Myhrvold解釋説：“理論上，我們可以讓Cas13酶攻擊病毒的任何部分。但物種內和物種間存在巨大的多樣性，隨着病毒的進化，很多基因組會迅速改變。一不小心我們就可能會選中一個沒有效果的靶點。”

通過計算，研究人員最終確定了數百種病毒中，Cas13酶的數千個潛在有效靶點，並根據這些靶點對Cas13酶進行編程，通過設計引導RNA來找出並切割這些核酸序列。

甲型流感病毒(IAV)

在這項研究中，研究人員測試了Cas13酶在感染了三種不同RNA病毒之一的人類細胞中的活性，包括淋巴細胞性脈絡叢腦膜炎病毒(LCMV)、甲型流感病毒(IAV)和皰疹性口炎病毒(VSV)。

他們首先將Cas13酶和引導RNA導入細胞，並在24小時後將細胞暴露在病毒中。再過去24小時後，人類細胞中的病毒RNA水平就降低了40倍。隨後，研究小組進一步探索了Cas13酶對病毒感染的影響。數據顯示，在接觸病毒8小時後，Cas13酶就將流感病毒的傳染性降低了300多倍。

為了增加診斷成分，研究人員還加入了基於Cas13酶的核酸檢測技術SHERLOCK。由此產生的CARVER系統可以快速測量樣本中剩餘的病毒RNA水平。

“我們希望Cas13酶可以作為一種研究工具，在人類細胞中探索病毒生物學的方方面面。它也有可能成為一種臨牀工具，用來診斷樣本，治療病毒感染，並衡量治療的有效性，這些能力將使CARVER在新病毒或耐藥性病毒出現的時候迅速適應。” 主要作者、哈佛大學研究生Catherine Freije説。

期刊來源：《分子細胞》

期刊編號：1097-2765

原文鏈接：

https://phys.org/news/2019-10-crispr-enzyme-viruses-human-cells.html

中文內容僅供參考，一切內容以英文原版為準。轉載請註明來源。

轉載本公號內容請聯繫授權

[email protected]