肝炎是肝脏的炎症,最常见的原因是病毒感染。病毒性肝炎分为甲、乙、丙、丁和戊型,虽然病毒种类不同,但都足以对人构成严重危害,其中乙型和丙型肝炎可以导致肝硬化和肝癌的发生,给全球带来严重的疾病负担。
乙型肝炎病毒简称乙肝病毒,是一种DNA病毒,属于嗜肝DNA病毒科(hpadnavivida)。据世界卫生组织(WHO)报道,全球有20多亿人曾受到过乙型肝炎病毒(HBV)感染,大约3.5亿至4亿人罹患慢性乙肝病毒(HBV)感染,在亚洲和非洲发病率尤其高。我国的乙肝病毒感染率约60%-70%;乙肝表面抗原携带率约占总人口的7.8%,以此计算,全国约有万人携带乙肝病毒,其中慢性乙型肝炎患者约万例。
基因编辑技术助力剪切乙型肝炎病毒
根据6月2日发表在ScintificRports上的研究结果,该研究小组靶向切割了乙肝病毒(HBV)共价闭合环状DNA(cccDNA)的一些特异位点。在一项新研究中,麻省理工学院的研究人员利用CRISPR/Cas9系统,对受到感染的哺乳动物肝细胞进行基因组编辑,从中删除了乙肝病毒(HBV)DNA。
HBV共价闭合环状DNA是乙肝复发的“元凶”
乙肝患者面临着形成肝硬化或甚至肝癌的高风险。尽管现有的抗病毒药物可以控制乙型肝炎病毒,但却不能完全清除它。因此,一旦停止治疗患者肝脏中的HBV会重新活化。这是因为cccDNA“匿藏”在细胞核中。
HBV的基因组(rcDNA)进入到细胞核后,rcDNA在病毒蛋白和宿主细胞因子的帮助下修复成cccDNA。前基因组RNA(pgRNA)出核后,在胞质中形成εpgRNA,并与病毒的聚合酶P蛋白共价结合,诱发核衣壳化。
与多数其他的病毒DNA的机制不同,HBVcccDNA通过pgRNA的反转录进行复制,而cccDNA主要以微小染色体的形式存在于肝细胞内,且其半衰期很长(33~00天),细胞核内的最长寿命可达4年。只要还存在于肝细胞中,cccDNA乙肝病毒的复制就不会停止,并与病毒蛋白装配成新的完整HBV,以芽生的方式再感染健康的肝细胞,而这是导致乙肝复发的根本原因。
因此,尽管每个肝细胞内只有约5~50个cccDNA拷贝,但是只要这些cccDNA池稳定,就可以使得病毒的持续感染延续,因而清除肝细胞内的cccDNA是乙肝彻底治愈所必需的。
CRISPR/Cas技术——基因编辑的“神器”
CRISPR/Cas技术是源于细菌及古细菌中的一种后天免疫系统,它可利用靶位点特异性的RNA指导Cas蛋白对靶位点序列进行修饰。
其中的一个关键因子就是Cas酶,能用于切断靶标DNA,比如目的基因中的DNA片段,另外一个就是称为导向RNA(gRNA)的RNA分子,这种分子能通过互补结合靶标。
随着以CRISPR/Cas9为基础的基因编辑技术靶标特异性不断得到提高,其在血液病、肿瘤、传染病和其他遗传疾病等一系列与人类健康和疾病相关的基因治疗的应用领域展现出极大的应用前景。
CRISPR/Cas9——靶向切断慢性HBV感染
论文的主要作者之一VyasRamanan说:“我们为未来利用CRISPR/Cas9来靶向切断慢性HBV感染提供了强有力的理论依据。”Ramanan和同事们设计了24条单链向导RNAs(sgRNAs)来靶向从在线病毒序列信息资源库中鉴别出的一些HBV基因组位点。
经过初筛测试后,研究小组将三个最有效的sgRNAs和Cas9蛋白插入到慢病毒载体中,然后将它们转导到了整合HBV的人类肝细胞内。Ramanan说:“对包含整合基因组病毒DNA的稳定转染细胞系展开实验,我们看到HBV总DNA和cccDNA逐渐减少,在36天时cccDNA下降了92%。”研究小组还观察到病毒基因表达和复制均显著减少。“进一步地在从头感染模型中我们开展研究,在第9天我们看到这些病毒参数同样大幅度降低。”
现在,Ramanan计划在人类肝嵌合小鼠模型中测试这一方法,以评估和优化传递方法和给药方法,及更好地了解需要除去多少的cccDNA才能到达人类功能性的治愈。他表示,尽管还有很多的工作要做,但其认为这是一个有趣的开始。
RamananV,ShlomaiA,CoxDBT,tal.CRISPR/Cas9clavagofviralDNAfficintlysupprssshpatitisBvirus[J].ScintificRports,,5.doi:0./srp(来源:生物探索/07/2)
利用CRISPR破坏乙肝病毒来自军事医学科学院放射与辐射医学院研究所、医院、日本京都大学和华中农业大学兽医学院等处的研究人员,在Natur旗下子刊《GnThrapy》发表一项最新研究成果,题为“Harnssingthclustrdrgularlyintrspacdshortpalindromicrpat(CRISPR)/CRISPR-associatdCas9systmtodisruptthhpatitisBvirus”。在这项研究中,研究人员探讨了靶定HBV抗原(HBsAg)编码区的CRISPR/CRISPR相关Cas9系统,在细胞培养系统和活体动物体内的效果。结果表明,CRISPR/Cas9可在体内和体外抑制HBV复制和表达,可能是HBV感染一种新的治疗策略。
乙型病毒性肝炎是由乙肝病毒(HBV)引起的、以肝脏炎性病变为主,并可引起多器官损害的一种疾病。乙肝广泛流行于世界各国,主要侵犯儿童及青壮年,少数患者可转化为肝硬化或肝癌。因此,它已成为严重威胁人类健康的世界性疾病,也是我国当前流行最为广泛、危害性最严重的一种疾病。目前,对乙型肝炎病毒(HBV)感染的治疗方法还是有限的。
近年来,基因组编辑工具应用广泛,而成簇的规律间隔的短回文重复序列(CRISPR)技术更是掀起了基因组编辑的热潮。CRISPR是自然存在于细菌DNA中的序列,与CRISPR相关(Cas)核酸酶共同起作用,指导RNAs保护细菌基因组免受侵入性噬菌体中检测到的靶向特异性序列的攻击。最近已经出现原理论证研究,利用该系统的高序列特异性,来治疗动物模型中的遗传性疾病,以及制备来源于受影响患者的无病干细胞。CRISPR还可让我们制备具有特异基因突变的小鼠模型,能比现有方法在更短的时间段内达到研究目的。据报道,在年早些时候,CRISPR-Cas系统已经成功作为一种工具,在人类细胞中执行高效、高特异性的全基因组筛选,年在增强靶标特异性方面已经取得了巨大的进步,从而为寻找人类健康和疾病相关的基因功能,开辟了无限的可能性。
在这项研究中,研究人员探讨了靶定HBV表面抗原(HBsAg)编码区的CRISPR/CRISPR相关Cas9系统,在细胞培养系统和动物活体内的效果。研究人员通过定量酶联免疫吸附测定,分析了细胞培养基和小鼠血清中的HBsAg水平。利用定量PCR和HBsAg表达,研究人员评估了小鼠肝脏组织中的HBVDNA水平。
结果发现,经过CRISPR/Cas9处理后,细胞培养物和小鼠血清所分泌的HBsAg量降低。免疫组化分析结果表明,在CRISPR/Cas9-S+X3处理的小鼠肝脏组织中几乎没有HBsAg阳性细胞。CRISPR/Cas9系统可有效地在HBVDNA中产生突变。因此,CRISPR/Cas9可在体内和体外抑制HBV的复制和表达,从而可能是HBV感染一种新的治疗策略。
ZhnS,HuaL,LiuYH,tal.Harnssingthclustrdrgularlyintrspacdshortpalindromicrpat(CRISPR)/CRISPR-associatdCas9systmtodisruptthhpatitisBvirus[J].GnThrapy,,22(5).doi:0./gt..2(来源:生物通/王英/02/6)
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