HIV将会是下一个被消灭的病毒？

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人类免疫缺陷病毒（Human Immunodeficiency Virus或HIV），造成人类免疫系统的缺陷的一种病毒。1983年，人类免疫缺陷病毒在美国首次发现。它是一种感染人类免疫系统细胞的慢病毒（Lentivirus），属逆转录病毒的一种。至今无有效疗法的致命性传染病。该病毒破坏人体的免疫能力，导致免疫系统失去抵抗力，从而导致各种疾病及癌症得以在人体内生存，发展到最后，导致艾滋病（获得性免疫缺陷综合症）。
近日，科学家研究发现，艾滋病毒已知的4种病株，均来自喀麦隆的黑猩猩及大猩猩，是人类首次完全确定艾滋病毒毒株的所有源头。（详见帖子http://bbs.virology.com.cn/thread-930-1-1.html）



目前在全世界范围内仍缺乏根治HIV感染的有效药物。现阶段的治疗目标是：最大限度和持久的降低病毒载量；获得免疫功能重建和维持免疫功能；提高生活质量；降低HIV相关的发病率和死亡率。本病的治疗强调综合治疗，包括：一般治疗、抗病毒治疗、恢复或改善免疫功能的治疗及机会性感染和恶性肿瘤的治疗。抗病毒治疗是艾滋病治疗的关键。现有的HIV药物主要有：抗体阻止病毒感染和扩散，药物阻断逆转录过程或者阻止病毒整合进入细胞的DNA等。不过问题在于它们不能从根本上消灭病毒，不能清除那些整合到细胞染色体上的病毒DNA。这些病毒基因组可以保持休眠状态数年之久，然后再次激活。所以病人通常需要每天或每周的使用药物来保障他们的生活，因为HIV可以潜伏。不过这样花费的金钱，时间和精力实在难以估量。


为了解决这一问题，科学家们想到了利用基因工程的手段将这些整合到宿主基因组上的病毒DNA进行破坏。因此一种基于核酸酶的基因组编辑工具在HIV治疗研究上得到快速进展，这一类工具包括锌指核酸酶（zinc finger nucleases (ZFNs)）、转录激活因子样效应物核酸酶（ transcription activator-like effector nucleases (TALENs)）和CRISPR/Cas9系统。考虑到有效性和价格方面，CRISPR/Cas9系统是一种非常有前景的治疗手段[1]。
研究人员使用CRISPR/Cas9系统可以靶向性的突变染色体上的宿主或病毒的指定基因。最早运用这种技术来治疗HIV是Yoshio Koyanagi实验室，他们通过设计靶向LTR序列的sgRNA,导入到LTR稳定或诱导表达的T细胞中，观察到显著的LTR介导表达抑制现象，同时对已整合到细胞染色体上的病毒基因也有清除效果[2]。随后陆续有多篇文章报道利用CRISPR/Cas9系统，通过设计靶向不同HIV基因的sgRNA都能起到良好的抑制病毒效果[3,4]。
除了病毒基因，宿主基因也可有被作为靶标研究过。上海巴斯德所周保罗组通过设计CCR5 sgRNA，沉默宿主细胞CCR5表达也起到了明显的HIV感染抑制作用[5]。


这一技术的主要优点不仅能消除处于生命周期早期的病毒，而且还能消除整合到人基因组病毒DNA。不过，如何将该技术应用于人类患者还有很长的路要走；此外HIV病毒是否会迅速变异，逃避CRISPR系统，也是需要考虑的。道路虽然曲折，但是前途还是光明的。


参考文献：
1.Genome editing strategies: potential tools for eradicating HIV-1/AIDS. Khalili K1, Gordon J, Kaminski R, Cosentino L, Hu W. J Neurovirol. 2015 Feb 26.
2.Harnessing the CRISPR/Cas9 system to disrupt latent HIV-1 provirus. Ebina H1, Misawa N, Kanemura Y, Koyanagi Y. Sci Rep. 2013;3:2510.
3.RNA-directed gene editing specifically eradicates latent and prevents new HIV-1 infection. Hu W, Kaminski R, Yang F, Zhang Y, Cosentino L, Li F, Luo B, Alvarez-Carbonell D, Garcia-Mesa Y, Karn J, Mo X, Khalili K. Proc Natl Acad Sci U S A. 2014 Aug 5;111(31):11461-6.
4.Use of the CRISPR/Cas9 system as an intracellular defense against HIV-1 infection in human cells. Liao HK, Gu Y, Diaz A, Marlett J, Takahashi Y, Li M, Suzuki K, Xu R, Hishida T, Chang CJ, Esteban CR, Young J, Izpisua Belmonte JC. Nat Commun. 2015 Mar 10;6:6413.
5.CCR5 gene disruption via lentiviral vectors expressing Cas9 and single guided RNA renders cells resistant to HIV-1 infection. Wang W, Ye C, Liu J, Zhang D, Kimata JT, Zhou P. PLoS One. 2014 Dec 26;9(12):e115987.