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1 2021年11月HIV研究亮点进展 2021-12-01

人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus,HIV),即艾滋病(AIDS,获得性免疫缺陷综合征)病毒,是造成人类免疫系统缺陷的一种病毒。1983年,HIV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。HIV通过破坏人体的T淋巴细胞,进而阻断细胞免疫和体液免疫过程,导致免疫系统瘫痪,从而致使各种疾病在人体内蔓延,最终导致艾滋病。由于HIV的变异极其迅速,难以生产特异性疫苗,至今无有效治疗方法,对人类健康造成极大威胁。 自上世纪八十年代以来,艾滋病的流行已经夺去超过3400万人的生命。据世界卫生组织(WHO)统计,据估计,2017年,全世界有3690万人感染上HIV,其中仅59%的HIV感染者接受抗逆转录病毒疗法(ART)治疗。目前为止HIV仍然是全球最大的公共卫生挑战之一,因此急需深入研究HIV的功能,以帮助研究人员开发出可以有效对抗这种疾病的新疗法。为阻止病毒大量复制对免疫系统造成损害,HIV感染者需要每天甚至终身服用ART。虽然服用ART已被证明能有效抑制艾滋病发作,但这类药物价格昂贵、耗时耗力且副作用严重。人们急需找到治愈HIV感染的方法。 即将过去的11月份,有哪些重大的HIV研究或发现呢?生物谷小编梳理了一下这个月生物谷报道的HIV研究方面的新闻,供大家阅读。 1.Immunity:确诊后立即开始抗逆转录病毒治疗可降低HIV患者的癌症风险 doi:10.1016/j.immuni.2021.10.021 HIV感染者患皮肤癌和粘膜癌的风险增加,即使由于接受抗逆转录病毒治疗(ART),他们的血液中不再能检测到HIV病毒。在一项新的研究中,来自奥地利维也纳医科大学、路德维希-玻尔兹曼罕见与未诊断疾病研究所(LBI-RUD)和奥地利科学院CeMM分子医学研究中心的研究人员发现HIV感染者开始ART治疗的时间可以影响肿瘤产生。相关研究结果于2021年11月22日在线发表在Immunity期刊上,论文标题为“Delayed antiretroviral therapy in HIV-infected individuals leads to irreversible depletion of skin-and mucosa-resident memory Tcells”。 HIV(人类免疫缺陷病毒)感染并破坏了表面携带特定分子(CD4受体)的T细胞。在这种疾病的过程中,这些CD4+T细胞被大量消耗,这与感染的风险增加有关。对HIV感染者进行ART治疗可以抑制病毒复制,减少病毒载量,使血液中不再能检测到HIV。这再次增加了血液中CD4+T细胞的数量,从而使患者对HIV的易感性恢复到正常。 也就是说,尽管经过多年的最佳ART治疗,HIV感染者仍然有更大的风险患上皮肤癌和粘膜癌。特别是,他们患那些由人类乳头瘤病毒(HPV)引起的癌症形式的风险更高。感染HIV的男性患HPV相关的肛门癌的风险比HIV阴性者高36倍之多。 2.eLife:揭示HIV对疗法产生耐受性及耐受性不断进化的分子机制 doi:10.7554/eLife.69032 20世纪80年代末,当HIV疗法被首次引入时,患者往往会在治疗的6个月内对疗法产生耐受性。20世纪90年代所引入的三重药物疗法就旨在改变这一情况,即使病毒会对其中一种疗法产生耐药性,但也会有另外两种药物能有效阻断其感染并改善患者的病情,这就实现了基本减轻HIV耐药性的问题,当然,在理论上是这样的,但很不幸的是,一些患者仍然会产生药物耐受性,这就给科学家们留下了一个问题,到底是为什么呢? 研究人员指出,时至今日,我们还有很多事情仍然并不明白,比如为何在使用三重药物疗法治疗HIV感染时,患者会产生耐受性?近日,一篇发表在国际杂志eLife上题为“Understanding patterns of HIV multi-drug resistance through models of temporal and spatial drug heterogeneity”的研究报告中,来自华盛顿大学等机构的科学家们通过研究就对上述问题进行了研究和解释。 通过利用两种计算机模型,研究者表示,这些观察结果或许是由于随着时间和整个机体的变化所产生的药物异质性所致,尽管患者同时接收三种HIV疗法,但药物往往有自己的半衰期,且患者并不总是会坚持疗法策略,这可能就会导致患者在真正接受其中一种药物治疗的情况下出现窗口期,从而导致药物耐受性的发生和进化。同时,药物也会不均匀地渗透到机体中,这就意味着在患者机体的某些部位,或许仅有一种药物能发挥有效作用,这就再次给病毒制造了机会产生对药物的耐受性和传播的风险。 3.Science子刊:解析出HIV病毒衣壳的三维结构,有助于开发出靶向HIV衣壳的抗病毒药物 doi:10.1126/sciadv.abj5715 在一项新的研究中,来自英国牛津大学、哈韦尔科学与创新园区和美国特拉华大学等研究机构的研究人员利用一种基于电子断层成像和子断层扫描图平均化(subtomogram averaging)的新技术,解析出HIV衣壳单独存在时和与宿主因子结合在一起时的结构。他们还利用从电子断层成像获得的信息建立了整个HIV衣壳的原子模型,他们认为这可能作为开发靶向HIV衣壳的抗病毒药物的蓝图。相关研究结果发表在2021年11月19日的Science Advances期刊上,论文标题为“Structure of native HIV-1 cores and their interactions with IP6 and CypA”。论文通讯作者为牛津大学结构生物学教授、钻石电子生物成像中心主任Peijun Zhang博士。 由于HIV-1病毒衣壳的亚稳定性,以适合高分辨率结构分析的数量和浓度分离完整的天然衣壳一直是个挑战;在用去污剂(一种传统的衣壳纯化方法)溶解膜后,衣壳会发生人为的解离。 Ni博士说,“为了解决这个问题,Zhang及其研究团队设计了一种新的方法。我们用一种穿孔毒素给HIV病毒样颗粒的膜打孔,而不是用去污剂提取,这避免了与病毒颗粒裂解和病毒核心(viral core)分离有关的损伤,但也可使病毒衣壳可以被外部细胞因子和小分子所接触。” 4.Ann Intern Med:发现第二例自然实现清除性治愈的HIV感染者 doi:10.7326/L21-0297 在感染期间,HIV将它的基因组整入到细胞的DNA中,形成所谓的病毒库。在这种状态下,这种病毒有效地躲避抗HIV药物和身体的免疫反应。在大多数感染者中,新的HIV病毒颗粒不断从这种病毒库中产生。抗逆转录病毒药物(ART)可以阻止新病毒的产生,但不能消除这种病毒库,因此必须每天进行ART药物治疗以抑制这种病毒。有些称为精英控制者(elite controller)的感染者具有能够抑制HIV的免疫系统,因而不需要ART药物治疗。虽然他们仍然携带这种病毒库,可以产生更多的HIV病毒,但一种被称为杀伤性T细胞的免疫细胞可以维持对这种病毒的抑制,而不需要ART药物治疗。 美国拉根研究所成员Xu Yu博士一直在研究精英控制者的HIV病毒库。她的研究团队发现一名HIV感染者的基因组中没有完整的HIV病毒序列,这表明她的免疫系统可能已经消除了HIV病毒库---科学家称之为清除性治愈(sterilizing cure)。Yu的团队对这名称为“旧金山患者(San Francisco Patient)”的患者的数十亿个细胞进行了测序,寻找任何可用于制造新病毒的HIV序列,结果没有发现。这一非凡的发现,是第一个已知的无需干细胞移植的清除性治愈病例,已于2020年在Nature期刊上报道过(Nature,2020,doi:10.1038/s41586-020-2651-8,参见相关生物谷新闻报道---Nature:揭秘HIV精英控制者体内特殊HIV病毒库的特性!)。 如今,Yu团队报告了第二例未经治疗的称为埃斯佩兰萨患者(Esperanza Patient)的HIV感染者,与旧金山患者一样,在对埃斯佩兰萨患者的超过11.9亿个血细胞和5亿个组织细胞的基因组测序中没有发现完整的HIV基因组。这份报告可能代表了清除性治愈的第二个例子。相关研究结果于2021年11月16日在线发表在Annals of Internal Medicine期刊上,论文标题为“A Possible Sterilizing Cure of HIV-1 Infection Without Stem Cell Transplantation”。 5.PLoS Pathog:揭示HIV感染细胞表面上的糖分子在躲避免疫系统中起着重要作用 doi:10.1371/journal.ppat.1010034 在一项新的研究中,来自美国威斯塔研究所的研究人员发现受到HIV病毒感染的细胞(即HIV感染细胞)表面的关键特征如何帮助这种病毒逃避免疫系统的检测。它还显示了这些特征如何能够被禁用。这些发现是向一类新的治疗方法迈出的第一步,其目的不仅仅是抑制这种病毒的复制,而且还要杀死那些阻碍我们治愈HIV感染的持久性病毒携带细胞(即持久携带HIV的细胞)。相关研究结果于2021年11月11日发表在PLoS Pathogens期刊上,论文标题为“Siglec-9 defines and restrains anatural killer subpopulation highly cytotoxic to HIV-infected cells”。 在这项新的研究中,这些作者观察了HIV感染细胞表面上的一类叫做唾液酸的糖分子。这类糖分子与对抗疾病的“天然杀伤性”免疫细胞表面上的特殊受体(称为siglec)结合在一起。当被激活时,这些受体作为抑制剂,抑制这些杀伤性免疫细胞并使它们停止杀戮。Abdel-Mohsen说,“我们想,‘这些HIV感染细胞是否有可能利用这种相互作用--用这些糖类覆盖自己来逃避天然杀伤性免疫细胞的监视呢?’” Abdel-Mohsen实验室发现情况确实如此,这些HIV感染细胞可以利用这种抑制性连接来逃避免疫监视。他们随后调查了他们是否能够操纵这种连接,使得杀伤性免疫细胞更有效地杀死HIV感染细胞。首先,他们研究了使杀伤性免疫细胞的抑制剂siglec失效是否会释放出它们的全部杀伤力。然而,这可能会导致杀伤性免疫细胞不分青红皂白地攻击,同时破坏健康和不健康的细胞。他们随后将注意力转向了HIV感染细胞。他们使用了一种叫做唾液酸酶(sialidase)的酶来去除激活免疫抑制剂siglec的唾液酸糖。然而,这再次影响了所有的细胞,导致杀伤性免疫细胞不分青红皂白地攻击。最后,他们开发了一种与HIV抗体相连的唾液酸酶偶联物。这种抗体-唾液酸酶偶联物只靶向HIV感染细胞表面上的唾液酸。随着这些HIV感染细胞表面上的唾液酸被清除,杀伤性免疫细胞攻击并杀死了它们,而不伤害健康细胞。 6.PLoS Biol:揭示HIV感染者快速衰老和慢性炎症的根源 doi:10.1371/journal.pbio.3001387 在一项针对HIV感染者的突破性研究中,来自加拿大阿尔伯塔大学的研究人员发现难以捉摸的称为中性粒细胞的白细胞在T细胞功能受损和数量下降以及与这种病毒相关的慢性炎症中发挥了作用。相关研究结果近期发表在PLoS Biology期刊上,论文标题为“Neutrophils promote T-cell activation through the regulated release of CD44-bound Galectin-9 from the cell surface during HIV infection”。 在这项新的研究中,Elahi和他的团队检查了116名HIV感染者和60名未感染者的新鲜血液。他们对这两组参与者的中性粒细胞中表达的所有基因进行了全面测序,以确定他们之间的任何差异。 Elahi说,“我们发现并非所有HIV感染者都有类似的中性粒细胞类型。随着HIV疾病的进展,中性粒细胞变得更加活跃和更加有力,并反过来激活身体的T细胞,这很可能导致与HIV感染相关的一些问题,如炎症和快速老化。” 7.Brain Commun:揭示HIV患者出现慢性神经性疼痛的潜在大脑机制 doi:10.1093/braincomms/fcab260 远端感觉性多发性神经病(distal sensory polyneuropathy,DSP)是HIV感染中最普遍的神经系统问题,影响50%的HIV患者。大多数HIV-DSP患者描述他们的手或脚有麻木、刺痛、烧灼和刺痛的感觉,这损害了日常功能,并可能导致失业和抑郁。 以前对DSP的研究大多集中在周围神经系统,但神经损伤不能完全解释DSP症状的广泛差异性。在一项新的研究中,来自美国加州大学圣地亚哥分校和加州大学旧金山分校的研究人员转而研究了大脑,看看这如何促成患者的神经性疼痛。相关研究结果于2021年10月30日在线发表在Brain Communications期刊上,论文标题为“Association of painful human immunodeficiency virus distal sensory polyneuropathy with aberrant expectation of pain relief:functional magnetic resonance imaging evidence”。 这些作者观察到HIV-DSP患者在经历痛苦刺激时的独特大脑活动模式。与其他HIV患者相比,HIV-DSP患者显示出前脑岛(anterior insula)的活动增加,其中前脑岛是一个参与预测和情感上处理疼痛的大脑区域。 8.Nat Commun:口腔免疫功能障碍与HIV感染过程中FOXP3+PD-1+Amphiregulin+T细胞的扩增有关 doi:10.1038/s41467-021-25340-w 尽管接受了联合抗逆转录病毒治疗(cART),HIV感染者仍然存在残余的全身性炎症和粘膜免疫功能障碍,但对其背后的免疫机制了解甚少。美国凯斯西储大学牙科医学院生物科学副教授Pushpa Pandiyan及其研究团队一直致力于探索这背后的免疫机制。 在一项新的研究中,Pandiyan团队发现正在服用抗逆转录病毒药物(防止HIV在体内扩散的药物)的HIV感染者的口腔功能障碍部分是由于免疫系统中通常会抑制炎症的调节性T细胞(Treg)出现功能失调。因此,Treg细胞没有减少炎症,并通过持续的功能障碍导致这些感染者变得更容易患上其他疾病(如牙周病)以及遭受可能的病毒和真菌感染。相关研究结果近期发表在Nature Communications期刊上,论文标题为“Oral immune dysfunction is associated with the expansion of FOXP3+PD-1+Amphiregulin+T cells during HIV infection”。 这些作者报告接受抗逆转录病毒治疗的HIV感染者口腔粘膜的免疫景观(immune landscape)的改变涉及Toll样受体(TLR)和炎性体信号的增加,局部CD4+T细胞的过度激活,以及违反直觉的FOXP3+T细胞富集。口腔扁桃体培养物的HIV感染在体外导致表达PD-1、IFN-γ、Amphiregulin和IL-10的FOXP3+T细胞增加。这些细胞即使在有抗逆转录病毒药物的情况下也会持续存在,并在TLR2配体和IL-1β的刺激下进一步扩大。 9.PNAS:科学家揭示早期HIV-1感染发生背后的分子机制 doi:10.1073/pnas.2102884118 许多病毒会直接参与并需要动力蛋白-动力蛋白激活蛋白马达适配复合体(dynein–dynactin motor–adaptor complex),以便沿着微管(MTs)运输到细胞核中并开始感染;HIV-1就能利用动力蛋白、动力蛋白适配体BICD2和核心动力蛋白激活蛋白亚单位;但与其它病毒却不一样,其并不需要动力蛋白激活蛋白-1(DCTN1),目前研究人员并不清楚HIV-1的变异的动力蛋白所参与的策略以及独立于DCTN1的背后的原因和分子机制。 近日,一篇发表在国际杂志PNAS上题为“Dynactin 1negatively regulates HIV-1 infection by sequestering the host cofactor CLIP170”的研究报告中,来自美国西北大学等机构的科学家们通过研究发现,一种微管调节蛋白或能抑制早期HIV-1的感染。很多病毒都需要动力蛋白-动力蛋白激活蛋白马达适配复合体,该复合体主要负责沿着细胞骨架上的微管结构来将货物运输到细胞核中,而病毒则能利用这种复合体来抵达宿主细胞核并开始其感染之旅。 很多病毒能直接与微管运动蛋白结合从而在细胞中移动,但此前研究结果表明,HIV-1能利用一种不同的细胞机制来间接与马达适配复合体接触,此外,其也并不需要DCTN1蛋白,DCTN1是动力蛋白激活蛋白货物适配器的核心组分。通过分析被HIV-1感染的细胞,研究者Naghavi及其同事就发现,DCTN1能通过干扰病毒核心或病毒基因组周围核衣壳与宿主细胞内的关键辅因子(非蛋白化学物质)之间的相互作用的能力,来抑制早期的HIV-1感染。 具体而言,DCTN1能与细胞质连接蛋白170(CLIP170)竞争结合HIV-1颗粒,CLIP170是一种微管正端追踪蛋白(+TIP),此前研究人员已经证明了其在进入到宿主细胞之前能帮助调节病毒内核的稳定性。这篇研究报告中,研究者发现,DCTN1并不是作为一种动力蛋白激活蛋白复合体的组分来影响感染,而是作为+TIP,与CLIP170结合并阻断其与未进入的HIV-1颗粒发生相互作用。 10.Viruses:揭示小聚阴离子对逆转录病毒组装的影响 doi:10.3390/v13010129 逆转录病毒将其基因组副本插入其入侵的宿主细胞DNA中,从而改变该细胞的基因组的病毒。一旦进入宿主细胞的细胞质,这种病毒在逆转录过程中利用其逆转录酶(transcriptase)从其RNA基因组中产生DNA。然后,宿主细胞将病毒DNA视为其基因组的一部分,将病毒基因与细胞的基因一起转录和翻译,产生组装病毒新副本所需的蛋白。然后,新的DNA被一种整合酶(integrase)纳入宿主细胞的基因组中,此时的逆转录病毒DNA被称为前病毒(provirus)。 捷克布拉格化学技术学院的Michaela Rumlová博士说,“人们认为,不成熟的逆转录病毒颗粒的组装主要是由CA-CA和NC-病毒基因组RNA的蛋白-蛋白和蛋白-核酸相互作用分别刺激的。然而,越来越多的证据表明,蛋白与小分子的相互作用在刺激逆转录病毒六聚体晶格的形成中也占有重要地位。生化和结构数据的结合提供了证据,证明小分子六磷酸肌醇(IP6)影响了HIV-1未成熟颗粒的组装。” 数据显示,与连接CA-NC区段的某些结构相似性相反,只有一些逆转录病毒演化出一种使用小聚阴离子分子作为未成熟六聚体晶格的稳定剂的策略。虽然HIV-1以及很可能其他慢病毒的未成熟颗粒的组装以浓度依赖的方式被IP6稳定,在蛋白六聚体:IP6的比例为1:1时达到峰值,但发现α逆转录病毒和γ逆转录病毒RSV和MLV的成员的组装也分别被聚阴离子增强,但相互作用的模式仍然不清楚。 这些作者总结道,“我们的结果表明,RSV和MLV的未成熟颗粒的组装确实分别被肌醇六磷酸(myo-inostol hexaphosphate)和肌醇的存在所刺激。相反,没有观察到对作为β逆转录病毒成员的M-PMV组装的影响。” 查看详细>>

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2 2021年11月CRISPR/Cas最新研究进展 2021-12-01

基因组编辑技术CRISPR/Cas9被《科学》杂志列为2013年年度十大科技进展之一,受到人们的高度重视。2020年10月,德国马克斯-普朗克病原学研究所的Emmanuelle Charpentier博士以及美国加州大学伯克利分校的Jennifer A.Doudna博士因在CRISPR-Cas9基因编辑方面做了的贡献荣获2020年诺贝尔化学奖。 CRISPR是规律间隔性成簇短回文重复序列的简称,Cas是CRISPR相关蛋白的简称。CRISPR/Cas最初是在细菌体内发现的,是细菌用来识别和摧毁抗噬菌体和其他病原体入侵的防御系统。 2018年11月26日,中国科学家贺建奎声称世界上首批经过基因编辑的婴儿---一对双胞胎女性婴儿---在11月出生。他利用一种强大的基因编辑工具CRISPR-Cas9对这对双胞胎的一个基因进行修改,使得她们出生后就能够天然地抵抗HIV感染。这也是世界首例免疫艾滋病基因编辑婴儿。这条消息瞬间在国内外网站上迅速发酵,引发千层浪。有部分科学家支持贺建奎的研究,但是更多的是质疑,甚至是谴责。 即将过去的11月份,有哪些重大的CRISPR/Cas研究或发现呢?小编梳理了一下这个月生物谷报道的CRISPR/Cas研究方面的新闻,供大家阅读。 1.Nat Commun:利用CRISPR/dCas9靶向阻断DNA甲基转移酶,可揭示特定启动子上DNA去甲基化的功能作用 doi:10.1038/s41467-021-25991-9 在一项新的研究中,来自加拿大麦吉尔大学的研究人员展示了他们如何通过使用CRISPR/dCas9基因组编辑技术,在体外培养的小鼠和人类细胞中成功地去除特定基因的DNA甲基化。相关研究结果近期发表在Nature Communications期刊上,论文标题为“Unraveling the functional role of DNA demethylation at specific promoters by targeted steric blockage of DNA methyltransferase with CRISPR/dCas9”。 具体而言,这些作者优化了一种基于CRISPR/dCas9的无酶甲基化定向编辑系统,并发现表明该系统能够通过对DNA甲基转移酶活性进行立体干扰实现体外的选择性甲基化和细胞内的被动去甲基化。他们绘制了干扰区域的大小,优化了这种编辑系统,使作为靶标的CpG几乎完全去甲基化,而没有可检测到的脱靶效应,并分析了几个人类和小鼠基因中遗传上不同区域去甲基化的转录后果。在此过程中,他们提供了证据,表明近端启动子上的DNA去甲基化在某些情况下会增加基因的表达,但在其他情况下不会,这在不同程度上取决于基因组背景,而且DNA去甲基化可能促进对其他因子的反应。 2.Cell Rep:利用装载CRISPR的病毒来感染肠道菌群或能阐明微生物组基因编辑的潜能 doi:10.1016/j.celrep.2021.109930 对人类微生物组在疾病易感性和疾病疗法中作用机理的研究,由于缺乏从复杂群体中精确添加或移除微生物菌株或基因的方法而受到了一定的限制。近日,一篇发表在国际杂志Cell Reports上题为“Phage-delivered CRISPR-Cas9 for strain-specific depletion and genomic deletions in the gut microbiome”的研究报告中,来自加利福尼亚大学等机构的科学家们通过研究成功利用DNA编辑系统—CRISPR改变了生活在哺乳动物肠道中细菌的基因组,这一进展或代表了科学家们理解微生物组的研究进展,最终有望帮助开发治疗肠道相关疾病的新型疗法。 在这篇具有里程碑意义的研究中,研究人员从生活在小鼠肠道中的大肠埃希氏菌中移除了大块的基因,同时还改变了其消化系统中细菌群落的整体组成;研究者Peter Turnbaugh博士指出,我们已经证明了能在哺乳动物的肠道微生物组中进行首个稳定的基因编辑,而这或许是尝试对肠道内细菌进行工程化改造的起点。 3.Cancer Res:科学家发现CRISPR基因编辑技术和突变癌细胞之间新型关联 doi:10.1158/0008-5472.CAN-21-1692 p53是一种能保护细胞免于DNA损伤的特殊蛋白,在利用CRISPR技术进行基因编辑时其能被激活;而失活的p53突变是癌症中最丰富的遗传改变,携带突变p53的细胞往往拥有一定的生存优势,其最终可能会导致癌症发生。近日,一篇发表在国际杂志Cancer Research上题为“CRISPR/Cas9-induced DNA damage enriches for mutations in ap53-linked interactome:implications for CRISPR-based therapies”的研究报告中,来自瑞典卡罗琳学院等机构的科学家们通过研究发现了CRISPR、p53和其它癌基因之间的新型关联,这或许能在不影响“基因魔剪”有效性的情况下有效预防突变细胞的积累,相关研究结果或为后期科学家们进一步在精准医学研究做出成绩提供了新的思路。 如今研究人员已经知道,当p53处于活性状态时,CRISPR技术的效果往往较差,但与此同时,缺少p53会让细胞开始失控生长并发生癌变;在一半以上的癌症类型中,p53的基因都会发生突变并且无法保护细胞抵御失控的分裂,因此避免这种突变细胞的积累就变得非常重要了。这篇文章中,研究人员发现,当应用CRISPR技术时,携带p53失活突变的细胞就会获得一种生存优势,同时其也能在混合的细胞群中不断积累。此外,研究人员还识别出了一种能将基因与对p53突变有相似效应的突变相关联的一种特殊网络,而且他们发现,短暂地抑制p53或许是一种可能性的药物性策略来预防携带此类突变的细胞发生富集。 研究者Long Jiang表示,在CRISPR背景下抑制p53似乎是矛盾的,然而有些研究报道支持这一观点,即p53的抑制会让CRISRP技术变得更加有效;本文中,研究者也发现这或许能够抵消p53和一些相关基因发生突变的细胞发生富集或积累。本文研究对于未来CRISPR技术的临床应用具有一定的促进作用,因为研究者识别出了一种可能性的候选基因网络,当对细胞应用CRISPR技术时就需要严格控制细胞中所出现的突变。另一种可能性的结论就是,短暂抑制p53或许能作为一种减少突变细胞富集的新型策略。研究者还指出,DNA损伤反应或许能作为开发更加精确的导向RNA序列的一种可能性的标志,该序列或能被用来揭示CRISPR技术所要改变的DNA序列的位点。 4.Nat Commun:开发出优化碱基编辑器的新策略 doi:10.1038/s41467-021-26789-5 在一项新的研究中,来自美国莱斯大学的研究人员试图通过提前微调CRISPR碱基编辑策略来避免基因编辑错误。他们将理论和实验结合起来开发出一种构建更好的碱基编辑器的综合方法,其中碱基编辑器在单碱基分辨率下靶向修复有问题的DNA。相关研究结果近期发表在Nature Communications期刊上,论文标题为“A general theoretical framework to design base editors with reduced bystander effects”。论文通讯作者为莱斯大学化学与生物分子工程师Xue Sherry Gao和化学家Anatoly Kolomeisky。 具体而言,这些作者优化了一种基于CRISPR/dCas9的无酶甲基化定向编辑系统,并发现表明该系统能够通过对DNA甲基转移酶活性进行立体干扰实现体外的选择性甲基化和细胞内的被动去甲基化。他们绘制了干扰区域的大小,优化了这种编辑系统,使作为靶标的CpG几乎完全去甲基化,而没有可检测到的脱靶效应,并分析了几个人类和小鼠基因中遗传上不同区域去甲基化的转录后果。在此过程中,他们提供了证据,表明近端启动子上的DNA去甲基化在某些情况下会增加基因的表达,但在其他情况下不会,这在不同程度上取决于基因组背景,而且DNA去甲基化可能促进对其他因子的反应。 2.Cell Rep:利用装载CRISPR的病毒来感染肠道菌群或能阐明微生物组基因编辑的潜能 doi:10.1016/j.celrep.2021.109930 对人类微生物组在疾病易感性和疾病疗法中作用机理的研究,由于缺乏从复杂群体中精确添加或移除微生物菌株或基因的方法而受到了一定的限制。近日,一篇发表在国际杂志Cell Reports上题为“Phage-delivered CRISPR-Cas9 for strain-specific depletion and genomic deletions in the gut microbiome”的研究报告中,来自加利福尼亚大学等机构的科学家们通过研究成功利用DNA编辑系统—CRISPR改变了生活在哺乳动物肠道中细菌的基因组,这一进展或代表了科学家们理解微生物组的研究进展,最终有望帮助开发治疗肠道相关疾病的新型疗法。 在这篇具有里程碑意义的研究中,研究人员从生活在小鼠肠道中的大肠埃希氏菌中移除了大块的基因,同时还改变了其消化系统中细菌群落的整体组成;研究者Peter Turnbaugh博士指出,我们已经证明了能在哺乳动物的肠道微生物组中进行首个稳定的基因编辑,而这或许是尝试对肠道内细菌进行工程化改造的起点。 3.Cancer Res:科学家发现CRISPR基因编辑技术和突变癌细胞之间新型关联 doi:10.1158/0008-5472.CAN-21-1692 p53是一种能保护细胞免于DNA损伤的特殊蛋白,在利用CRISPR技术进行基因编辑时其能被激活;而失活的p53突变是癌症中最丰富的遗传改变,携带突变p53的细胞往往拥有一定的生存优势,其最终可能会导致癌症发生。近日,一篇发表在国际杂志Cancer Research上题为“CRISPR/Cas9-induced DNA damage enriches for mutations in ap53-linked interactome:implications for CRISPR-based therapies”的研究报告中,来自瑞典卡罗琳学院等机构的科学家们通过研究发现了CRISPR、p53和其它癌基因之间的新型关联,这或许能在不影响“基因魔剪”有效性的情况下有效预防突变细胞的积累,相关研究结果或为后期科学家们进一步在精准医学研究做出成绩提供了新的思路。 如今研究人员已经知道,当p53处于活性状态时,CRISPR技术的效果往往较差,但与此同时,缺少p53会让细胞开始失控生长并发生癌变;在一半以上的癌症类型中,p53的基因都会发生突变并且无法保护细胞抵御失控的分裂,因此避免这种突变细胞的积累就变得非常重要了。这篇文章中,研究人员发现,当应用CRISPR技术时,携带p53失活突变的细胞就会获得一种生存优势,同时其也能在混合的细胞群中不断积累。此外,研究人员还识别出了一种能将基因与对p53突变有相似效应的突变相关联的一种特殊网络,而且他们发现,短暂地抑制p53或许是一种可能性的药物性策略来预防携带此类突变的细胞发生富集。 研究者Long Jiang表示,在CRISPR背景下抑制p53似乎是矛盾的,然而有些研究报道支持这一观点,即p53的抑制会让CRISRP技术变得更加有效;本文中,研究者也发现这或许能够抵消p53和一些相关基因发生突变的细胞发生富集或积累。本文研究对于未来CRISPR技术的临床应用具有一定的促进作用,因为研究者识别出了一种可能性的候选基因网络,当对细胞应用CRISPR技术时就需要严格控制细胞中所出现的突变。另一种可能性的结论就是,短暂抑制p53或许能作为一种减少突变细胞富集的新型策略。研究者还指出,DNA损伤反应或许能作为开发更加精确的导向RNA序列的一种可能性的标志,该序列或能被用来揭示CRISPR技术所要改变的DNA序列的位点。 4.Nat Commun:开发出优化碱基编辑器的新策略 doi:10.1038/s41467-021-26789-5 在一项新的研究中,来自美国莱斯大学的研究人员试图通过提前微调CRISPR碱基编辑策略来避免基因编辑错误。他们将理论和实验结合起来开发出一种构建更好的碱基编辑器的综合方法,其中碱基编辑器在单碱基分辨率下靶向修复有问题的DNA。相关研究结果近期发表在Nature Communications期刊上,论文标题为“A general theoretical framework to design base editors with reduced bystander effects”。论文通讯作者为莱斯大学化学与生物分子工程师Xue Sherry Gao和化学家Anatoly Kolomeisky。 mTORC1是细胞营养物感应机制中的一个关键酶开关。在这项新的研究中,这些作者试图确定将mTORC1与免疫系统功能联系起来的调节因子。他们使用全基因组CRISPR筛选来确定Treg细胞中编码这些调节因子的基因。这个过程就像从一堆不同的拼图中挑出关键的拼图块。他们利用CRISPR技术靶向小鼠基因组中大约2万个基因中的每一个,筛选了在上调或下调mTORC1活性的条件下被激活的Treg细胞。他们随后确定了几十个激活或失活mTORC1的基因。这些发现包括一些以前未知的调节因子。 SEC31A被确定为通过与GATOR2组分SEC13相互作用来促进mTORC1的激活,从而让它不受SKP1依赖的蛋白酶体降解的影响。因此,SEC31A的缺失会损害小鼠的T细胞激活和Treg细胞的抑制功能。此外,SWI/SNF复合物限制了氨基酸传感蛋白CASTOR1的表达,从而增强了mTORC1的激活。 7.Nat Commun:谨慎使用!基于CRISPR基因编辑技术的疗法或会产生携带致癌突变的细胞! doi:10.1038/s41467-021-26788-6 最近有研究表明,通过CRISPR–Cas9进行基因组编辑或会在原代细胞中诱导p53所介导的DNA损伤反应,从而阻碍细胞的生长,这或许就会导致对已经存在的p53突变的细胞的选择。近日,一篇发表在国际杂志Nature Communications上题为“A systematic genome-wide mapping of oncogenic mutation selection during CRISPR-Cas9 genome editing”的研究报告中,来自美国国立卫生研究院等机构的科学家们通过研究发现,基于CRISPR-Cas9的基因编辑(尤其是基因敲除)或许会让细胞产生于癌症相关的基因突变形式,这些研究发现强调了对接受基于CRISPR-Cas9的基因编辑疗法来修饰癌症相关基因突变患者及时监测的必要性。 CRISPR-Cas9的工作原理是在DNA序列的特定位点上产生双链DNA断裂,从而就能使得科学家们靶向作用并编辑特定的基因,然而,p53基因能通过抑制细胞生长来对双链的断裂产生反应,这意味着经历CRISPR细胞的生长和分裂效率会降低,而且携带p53基因突变的细胞会持续生长并分裂,从而使其更具优势。如果发生基因组错误,p53基因就会停止细胞分裂,并试图纠正细胞出现的问题;如果错误不能被修复的话,p53就会在细胞发生癌变之前开启程序性的细胞死亡,这就使得p53成为了一种关键的抗癌基因,失去其功能就会让人们对肿瘤更加易感。P53基因如此重要以至于其被称之为基因组的守护者。 研究者Eytan Ruppin指出,这篇文章中,我们分析了p53对近1000个人类细胞系中出现的双链断裂所产生的反应,在几乎所有的细胞类型中,我们都发现,当进行CRISPR-Cas9所介导的基因敲除后,携带正常p53基因的细胞就会表现出生长减缓,而携带突变p53基因的细胞则受到的影响较小,从而就能使其生长迅速且优于正常细胞;此外研究者还发现,CRISPR或能介导携带其它癌症相关突变的细胞表现出一定的优势,比如携带KRAS癌基因的细胞等。这并不是研究者第一次揭示出CRISPR基因编辑技术或会引入潜在的危险改变,然而本文研究却是研究人员首次在多种人类细胞中揭示出CRISPR技术所带来的潜在影响。 8.Immunity:利用CRISPR筛选鉴定出新的抗炎药物靶标 doi:10.1016/j.immuni.2021.10.011 -在一项新的研究中,来自美国范德堡大学的研究人员发现一种在癌症生物学中被研究过并对T细胞功能很重要的代谢酶可能为抗炎治疗提供一种新的靶标。他们报告说,抑制这种称为MTHFD2的代谢酶或者从基因上剔除这种代谢酶,可以减少多种炎症性疾病模型中的疾病严重性。相关研究结果于2021年11月11日在线发表在Immunity期刊上,论文标题为“MTHFD2 is ametabolic checkpoint controlling effector and regulatory Tcell fate and function”。 为了系统地研究T细胞---对特定抗原(如病毒的表面蛋白)作出反应的白细胞--中的途径,Rathmell实验室的医学博士生Ayaka Sugiura利用基因组编辑技术CRISPR开发出一种筛选策略。她设计了CRISPR“向导”---向导RNA(gRNA),以选择性地灭活一氧化碳代谢途径中的每个基因,并将这种筛选工具引入分离的T细胞,仔细控制实验条件,使每个T细胞只有一个(或没有)灭活的基因。 通过在一种哮喘的动物模型中研究这些经过基因修饰的T细胞,Sugiura能够确定在疾病过程中对T细胞功能重要的基因。然后,她研究了每个鉴定出的基因在T细胞发育过程中和各种炎症性疾病患者中的表达。MTHFD2脱颖而出。Sugiura说,它在疾病状态和胚胎发育过程中高度表达,但在成体组织中却低水平表达,或者根本不表达。 9.Nature子刊:利用新型碱基编辑器实现可控的基因组编辑 doi:10.1038/s41589-021-00880-w 在一项新的研究中,来自美国宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的研究人员开发出一种新型的基因编辑技术:通过分裂特定的突变酶然后触发它们重新组合在一起,在基因组中引入靶向突变。与其他现有技术相比,这种新型的基因编辑技术具有卓越的控制能力,并有可能在体内使用。相关研究结果于2021年10月18日在线发表在Nature Chemical Biology期刊上,论文标题为“Controllable genome editing with split-engineered base editors”。论文通讯作者为宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的Rahul Kohli博士和Junwei Shi博士。 这些作者发现DNA脱氨酶可以被分割成两个无活性的部分,然后可以使用一种叫做雷帕霉素(rapamycin)的细胞渗透性小分子将它们重新组合起来。这种新的分裂-工程碱基编辑器(split-engineered base editor,eBE)可以被引入细胞中并在细胞内保持休眠,直到加入雷帕霉素,此时这种碱基编辑复合物可以迅速“开启”以改变基因组。 Kohli说,“我们新构建的eBE确实为研究和治疗提供了新的潜力。由于我们可以控制产生突变的时间,有可能在体内使用这种seBE通过改变一个基因来模拟疾病,类似于科学家控制基因敲除的时间,甚至有可能有一天为临床医生提供控制对患者的基因进行编辑的能力,以达到治疗的目的。” 查看详细>>

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3 2021年10月HIV研究亮点进展 2021-11-04

人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus,HIV),即艾滋病(AIDS,获得性免疫缺陷综合征)病毒,是造成人类免疫系统缺陷的一种病毒。1983年,HIV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。HIV通过破坏人体的T淋巴细胞,进而阻断细胞免疫和体液免疫过程,导致免疫系统瘫痪,从而致使各种疾病在人体内蔓延,最终导致艾滋病。由于HIV的变异极其迅速,难以生产特异性疫苗,至今无有效治疗方法,对人类健康造成极大威胁。 自上世纪八十年代以来,艾滋病的流行已经夺去超过3400万人的生命。据世界卫生组织(WHO)统计,据估计,2017年,全世界有3690万人感染上HIV,其中仅59%的HIV感染者接受抗逆转录病毒疗法(ART)治疗。目前为止HIV仍然是全球最大的公共卫生挑战之一,因此急需深入研究HIV的功能,以帮助研究人员开发出可以有效对抗这种疾病的新疗法。为阻止病毒大量复制对免疫系统造成损害,HIV感染者需要每天甚至终身服用ART。虽然服用ART已被证明能有效抑制艾滋病发作,但这类药物价格昂贵、耗时耗力且副作用严重。人们急需找到治愈HIV感染的方法。 即将过去的10月份,有哪些重大的HIV研究或发现呢?生物谷小编梳理了一下这个月生物谷报道的HIV研究方面的新闻,供大家阅读。 1.Science子刊:α4β7整合素阻断有望延长广泛中和抗体对HIV的病毒学控制 doi:10.1126/scitranslmed.abf7201 在一项新的研究中,来自美国多家研究机构的研究人员启动了一系列动物研究,通过使用多方面的抗体军队来处理HIV感染。其中的一些抗体是中和抗体,作为单克隆抗体给试验动物使用。另一种被设计成具有不同任务的单克隆抗体发挥阻断的作用,阻止HIV感染过程中的一种关键因子继续发挥它的促进病毒复制的作用。相关研究结果近期发表在Science Translational Medicine期刊上,论文标题为“Blockingα4β7 integrin delays viral rebound in SHIVSF162P3-infected macaques treated with anti-HIV broadly neutralizing antibodies”。 洛克菲勒大学人口理事会生物医学研究中心的Ines Frank博士是这项探究这种单克隆抗体方法的研究的第一作者。Frank及其同事们开发的这种治疗方法在一种大型动物模型中延迟了HIV样病毒(HIV-like virus)---猿-人类免疫缺陷病毒(simian-human immunodeficiency virus,SHIV)---的反弹。他们研究了这些抗体对SHIV的影响。 通过使广泛中和抗体(bNAb)以及另一种针对某些细胞受体的抗体类型,这些作者发现有可能将SHIV在受感染动物体内的反弹时间推迟数周。对于一些试验动物来说,这种抗体组合所带来的一击,可以无限期地击退SHIV,这一发现为治愈HIV感染奠定了基础。 2.Nat Med:科学家发现两名HIV患者在停止治疗后机体的病毒得到有效控制及其背后的分子机理 doi:10.1038/s41591-021-01503-6 特定的HIV感染者在不进行ART治疗的情况下依然能够抑制机体HIV,而阐明其背后的机理对于开发治疗和预防HIV感染新型疗法至关重要。近日,一篇发表在国际杂志Nature Medicine上题为“Distinct mechanisms of long-term virologic control in two HIV-infected individuals after treatment interruption of anti-retroviral therapy”的研究报告中,来自美国国家过敏和传染病研究所等机构的科学家们通过研究发现,HIV感染者在医疗监督下停止抗逆转录病毒疗法后,其机体能利用两种不同的方式来控制体内的HIV,这一研究结果或有望帮助开发新型工具,在患者不服用会产生长期副作用的终身药物的情况下使得HIV得到有效控制及疾病得到有效缓解。 这篇研究报告中,研究人员对两名HIV患者进行了研究,这两名患者在感染HIV后不久就开始进行ART疗法并持续治疗长达6年多,从而机体成功地抑制了HIV病毒的进展;随后这两名个体加入到了HIV临床试验中并在医疗监督下停止了ART疗法的治疗。随后研究人员对其中一名患者进行了长达4年的跟踪调查,对另一名患者进行了长达5年的跟踪调查,大约每2-3周对其进行一次研究随访。 研究人员监测了每名患者机体病毒反弹的时间和规模,也就是说,其机体血液中HIV的水平达到可检测的阈值时;其中一名参与者听过断断续续地反弹抑制了病毒长达3.5年,此后其在没有告知研究人员的情况下自主停止进行不理想的ART治疗;而另一名参与者几乎在4年间完全抑制住了体内HIV的反弹,此时其体内的病毒反弹剧烈,因为该名患者感染上了另一种HIV毒株,这种现象称之为“双重感染”(superinfection)。 3.JCI:新型synTac蛋白平台有望帮助治疗HIV感染 doi:10.1172/JCI141051 近日,一篇发表在国际杂志Journal of Clinical Investigation上题为“T-cell receptor-specific immunotherapeutics drive selective in vivo HIV and CMV-specific T-cell expansion in humanized mice”的研究报告中,来自阿尔伯特-爱因斯坦医学院等机构的科学家们通过研究,利用他们所开发的能增强机体免疫反应的新型策略成功抑制了小鼠机体中的HIV感染,从而就为未来开发治疗HIV和其它慢性病毒性感染的新型功能性疗法提供了新的思路。 这篇研究报告中,研究人员所设计的蛋白质能选择性地刺激免疫系统中的CD8+杀伤性T细胞进行增殖,并特异性地攻击被HIV所感染的T细胞,研究者将这种蛋白质命名为synTac,即T细胞激活突触的简写(synTac,synapse for T-cell activation)。HIV会感染免疫系统中的CD4+T细胞,在过去25年里,HIV感染者能通过进行抗逆转录病毒疗法(ART)来控制其机体的感染,ART疗法是多种药物的组合性疗法,其能阻止HIV感染新的CD4+T细胞以及在细胞中增殖。 目前,任何疗法措施或许都不太可能会清除所有潜伏感染的T细胞,而研究者设计synTac蛋白的目的就是实现疾病的功能性治愈,其所诱导的强大免疫反应能抑制HIV,并使得患者在停止ART疗法后机体的HIV水平达到无法检测到的水平。文章中,研究人员首先在感染了HIV或巨细胞病毒(CMV)的人类血液样本中测试了抗HIV的synTac蛋白的功效,CMV是一种能感染并杀死免疫抑制状态患者的疱疹病毒;对于来自HIV和CMV感染的人类供体的血液样本而言,能特异性动员机体免疫反应抵御这些病毒的synTacs蛋白或能引发CD8+T细胞的选择性和有力的繁殖,这些细胞能表现出针对HIV和CMV强大的抗病毒活性。 随后,研究人员将针对HIV和CMV的特异性synTacs蛋白注射到了携带人源化免疫系统、感染病毒的小鼠体内,该系统能允许影响人类的病毒感染机体,比如HIV和CMV。synTacs蛋白能诱发人类HIV特异性的CD8+T细胞的水平增加32倍,同时还能使得人类CMV特异性的CD8+T细胞的水平增加46倍。在HIV和CMV感染的小鼠中,synTac所刺激的大量人类CD8+T细胞能潜在地抑制病毒感染,这就表明,synTac或许能为功能性地治愈HIV感染和CMV及其它病毒性感染提供新的机会和线索。 4.Autophagy:优化CD4 T细胞的能量代谢有助于抵抗HIV感染 doi:10.1080/15548627.2021.1972403 人类免疫缺陷病毒HIV-1特别攻击CD4 T细胞,即一种被认为是免疫系统的指挥细胞的白细胞。在一项新的研究中,加拿大魁北克国立科学研究院的Julien van Grevenynghe教授和Hamza Loucif博士生及其团队发现优化这些关键白细胞的能量代谢能够使HIV-1患者更好地抵御这种病毒。事实上,随着能量代谢的改善,这些白细胞在抵御这种病毒方面的作用变得更加重要,从而改善整个免疫系统的反应。相关研究结果近期发表在Autophagy期刊上,论文标题为“Autophagy-dependent glutaminolysis drives superior IL21 production in HIV-1-specific CD4 Tcells”。 这种能量代谢优化利用了一种称为自噬(autophagy)的细胞回收过程。这将产生积极的双重效果!CD4细胞中的自噬提供包括谷氨酰胺在内的氨基酸,为线粒体提供燃料,其中线粒体是细胞的能量工厂。这种能量然后被用来分泌一种称为白细胞介素-21(IL-21)的蛋白,它在防御HIV-1方面发挥着关键作用。 这些作者在之前的一项研究中已指出IL-21可以“重新训练”HIV患者的免疫系统。事实上,该蛋白优化了CD8 T细胞的能量供应,同样也优化了它们的防御系统。 5.Science子刊:破解HIV直接导致一种罕见癌症之谜 doi:10.1126/sciadv.abi8795 近十年来,科学家们已经知道HIV将自己整合到有可能导致癌症的细胞的基因组中。当这种情况发生在感染其他逆转录病毒的动物身上时,这些动物往往会患上癌症。但是,令人费解和幸运的是,这并不经常发生在HIV感染者身上。在一项新的研究中,来自美国国家癌症研究所和匹兹堡大学医学院的研究人员指出,他们发现了为何医生没有在HIV感染者中观察到较高的T细胞淋巴瘤发病率。相关研究结果发表在2021年10月13日的Science Advances期刊上,论文标题为“Insertional activation of STAT3 and LCK by HIV-1 proviruses in Tcell lymphomas”。 目前,任何疗法措施或许都不太可能会清除所有潜伏感染的T细胞,而研究者设计synTac蛋白的目的就是实现疾病的功能性治愈,其所诱导的强大免疫反应能抑制HIV,并使得患者在停止ART疗法后机体的HIV水平达到无法检测到的水平。文章中,研究人员首先在感染了HIV或巨细胞病毒(CMV)的人类血液样本中测试了抗HIV的synTac蛋白的功效,CMV是一种能感染并杀死免疫抑制状态患者的疱疹病毒;对于来自HIV和CMV感染的人类供体的血液样本而言,能特异性动员机体免疫反应抵御这些病毒的synTacs蛋白或能引发CD8+T细胞的选择性和有力的繁殖,这些细胞能表现出针对HIV和CMV强大的抗病毒活性。 随后,研究人员将针对HIV和CMV的特异性synTacs蛋白注射到了携带人源化免疫系统、感染病毒的小鼠体内,该系统能允许影响人类的病毒感染机体,比如HIV和CMV。synTacs蛋白能诱发人类HIV特异性的CD8+T细胞的水平增加32倍,同时还能使得人类CMV特异性的CD8+T细胞的水平增加46倍。在HIV和CMV感染的小鼠中,synTac所刺激的大量人类CD8+T细胞能潜在地抑制病毒感染,这就表明,synTac或许能为功能性地治愈HIV感染和CMV及其它病毒性感染提供新的机会和线索。 4.Autophagy:优化CD4 T细胞的能量代谢有助于抵抗HIV感染 doi:10.1080/15548627.2021.1972403 人类免疫缺陷病毒HIV-1特别攻击CD4 T细胞,即一种被认为是免疫系统的指挥细胞的白细胞。在一项新的研究中,加拿大魁北克国立科学研究院的Julien van Grevenynghe教授和Hamza Loucif博士生及其团队发现优化这些关键白细胞的能量代谢能够使HIV-1患者更好地抵御这种病毒。事实上,随着能量代谢的改善,这些白细胞在抵御这种病毒方面的作用变得更加重要,从而改善整个免疫系统的反应。相关研究结果近期发表在Autophagy期刊上,论文标题为“Autophagy-dependent glutaminolysis drives superior IL21 production in HIV-1-specific CD4 Tcells”。 这种能量代谢优化利用了一种称为自噬(autophagy)的细胞回收过程。这将产生积极的双重效果!CD4细胞中的自噬提供包括谷氨酰胺在内的氨基酸,为线粒体提供燃料,其中线粒体是细胞的能量工厂。这种能量然后被用来分泌一种称为白细胞介素-21(IL-21)的蛋白,它在防御HIV-1方面发挥着关键作用。 这些作者在之前的一项研究中已指出IL-21可以“重新训练”HIV患者的免疫系统。事实上,该蛋白优化了CD8 T细胞的能量供应,同样也优化了它们的防御系统。 5.Science子刊:破解HIV直接导致一种罕见癌症之谜 doi:10.1126/sciadv.abi8795 近十年来,科学家们已经知道HIV将自己整合到有可能导致癌症的细胞的基因组中。当这种情况发生在感染其他逆转录病毒的动物身上时,这些动物往往会患上癌症。但是,令人费解和幸运的是,这并不经常发生在HIV感染者身上。在一项新的研究中,来自美国国家癌症研究所和匹兹堡大学医学院的研究人员指出,他们发现了为何医生没有在HIV感染者中观察到较高的T细胞淋巴瘤发病率。相关研究结果发表在2021年10月13日的Science Advances期刊上,论文标题为“Insertional activation of STAT3 and LCK by HIV-1 proviruses in Tcell lymphomas”。 通常情况下,一些病毒将自己包裹在细胞膜中,然后通过从宿主细胞中出芽来实现退出。RetroCHMP3基因将这一过程延迟了足够长的时间,以至于病毒无法利用ESCRT途径从宿主细胞中逃出。 论文共同通讯作者、犹他大学医学院人类遗传学系进化遗传学家Nels Elde博士说,“这是一个意想不到的发现。我们感到惊讶的是,只要稍微放慢我们的细胞生物学,就会使病毒复制失去作用。” 查看详细>>

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4 2021年10月CRISPR/Cas最新研究进展 2021-11-04

基因组编辑技术CRISPR/Cas9被《科学》杂志列为2013年年度十大科技进展之一,受到人们的高度重视。2020年10月,德国马克斯-普朗克病原学研究所的Emmanuelle Charpentier博士以及美国加州大学伯克利分校的Jennifer A.Doudna博士因在CRISPR-Cas9基因编辑方面做了的贡献荣获2020年诺贝尔化学奖。 CRISPR是规律间隔性成簇短回文重复序列的简称,Cas是CRISPR相关蛋白的简称。CRISPR/Cas最初是在细菌体内发现的,是细菌用来识别和摧毁抗噬菌体和其他病原体入侵的防御系统。 2018年11月26日,中国科学家贺建奎声称世界上首批经过基因编辑的婴儿---一对双胞胎女性婴儿---在11月出生。他利用一种强大的基因编辑工具CRISPR-Cas9对这对双胞胎的一个基因进行修改,使得她们出生后就能够天然地抵抗HIV感染。这也是世界首例免疫艾滋病基因编辑婴儿。这条消息瞬间在国内外网站上迅速发酵,引发千层浪。有部分科学家支持贺建奎的研究,但是更多的是质疑,甚至是谴责。 即将过去的10月份,有哪些重大的CRISPR/Cas研究或发现呢?小编梳理了一下这个月生物谷报道的CRISPR/Cas研究方面的新闻,供大家阅读。 1.Cell:新工具Repair-seq可用于改进CRISPR基因编辑 doi:10.1016/j.cell.2021.10.002 通过改变活细胞内的DNA序列来编辑基因组的能力对于研究来说是非常强大的,并为疾病的治疗带来了巨大的希望。然而,现有的基因组编辑技术经常导致不必要的突变,或者根本无法引入任何变化。这些问题使该领域无法发挥它的全部潜力。 如今,在第一项新的研究中,美国普林斯顿大学研究员Britt Adamson、麻省理工学院生物系教授Jonathan Weissman、之前在Editas Medicine公司工作的Cecilia Cotta-Ramusino及其同事们详细介绍了一种名为Repair-seq的新方法,它详细地揭示了基因组编辑工具如何发挥作用。相关研究结果发表在2021年10月28日的Cell期刊上,论文标题为“Mapping the genetic landscape of DNA double-strand break repair”。 为了修复DNA,细胞使用了许多不同的机制,每种机制都涉及到一系列在不同途径中协同工作的基因。Repair-seq允许人们通过同时分析数百个基因如何影响在受损部位产生的突变,来探测这些途径对修复特定DNA损伤的贡献。这些作者随后可以构建DNA修复的机制模型,并了解这些机制如何影响基因组编辑。Adamson及其同事们将他们的方法应用于最常用的基因组编辑方法之一,即CRISPR-Cas9,后者采用细菌Cas9核酸酶切过双链DNA分子的两条链,从而产生称为双链断裂的DNA损伤。 Repair-seq实验产生了大量的数据。由Hussmann领导的对这些数据的分析,产生了不同的DNA修复途径如何与特定类型的Cas9诱导突变相关联的图谱。在该领域丰富的研究历史基础上,Hussmann的分析阐明了已经知道的途径,并确定了新的途径,这些途径共同突出了参与双链断裂修复的巨大复杂性和一系列系统。这项研究中分析的一组深层数据如今被发布在一个在线门户网站(https://seq.repair/)上,其他人可以用这些数据来探究DNA修复基因和途径。 2.CRISPR/Cas9组合筛选揭示了人类乳腺癌中相互作用的肿瘤抑制基因和治疗靶点的上位性网络 doi:10.1158/0008-5472.CAN-21-2555 大多数癌症是由多种基因改变驱动的,但这些改变在肿瘤发生过程中是如何协同作用的仍然是未知数。为了了解肿瘤抑制基因(TSGs)之间促进肿瘤遗传相互作用的机制,作者在人类乳腺上皮细胞中进行了组合CRISPR筛选和单细胞转录组分析。正如预期的那样,乳腺上皮细胞中不同的驱动基因改变影响了能够诱导肿瘤形成的抑癌基因改变库。更令人惊讶的是,TSG相互作用网络由许多由3或4个基因组成的小集团组组成,以至于小集团中的每个TSG都与小集团中的所有其他基因显示出致癌合作。 遗传相互作用分析表明,主要合作的tsg具有重叠的功能,而不是独特的或互补的功能。CRISPR双敲除的单细胞转录组分析显示,协同促进肿瘤发生和生长因子独立的TSGs显示转录上位性,而非协同的TSGs则没有。这些上位性转录变化,既有缓冲作用,也有协同作用,影响了致癌介质和治疗靶点的表达,包括CDK4、SRPK1和DNMT1。重要的是,在该系统中,由PTEN和TP53等双失活的TSGs引起的上位性表达改变也在患者肿瘤中观察到,确立了这些发现与人类乳腺癌的相关性。 在过去的几年里,组合CRISPR筛选方法的发展使得系统分析哺乳动物系统中的遗传相互作用成为可能。然而,组合CRISPR本身并不能解决这些基因相互作用背后的生物学问题。最近,将聚合CRISPR筛选与单细胞转录组读数结合在一起的高含量表型方法已经出现,使得基于生长的表型效应可以与转录组范围的变化并行分析。这些工具和技术为人们提供了一个机会,系统地分析灭活的抑癌基因组合如何改变人类乳腺上皮细胞的生长特性和基因表达谱,以确定驱动基因合作的一般机制。人类乳腺癌基因组数据指导了作者的研究,也被用来作为实验转录组结果的基准。 该研究的一个重要结果是,它证明了任何癌症的驱动基因相互作用可以系统地绘制,使用组合CRISPR筛选肿瘤生长或其他与转录组广泛变化并行的生理相关的生长效应。虽然可以不经筛选就发现上位性表达变化,但可以相信未来的工作是系统性的是很重要的。 3.Genes&Devel:科学家利用基因编辑技术成功将用于储存的脂肪细胞转化成燃烧能量的脂肪细胞 doi:10.1101/gad.348762.121 目前研究人员并不清楚白色脂肪组织内驱动生热的米色脂肪细胞生物合成的全部低温反应细胞类型,近日,一篇发表在国际杂志Genes&Development上题为“Cold-responsive adipocyte progenitors couple adrenergic signaling to immune cell activation to promote beige adipocyte accrual”的研究报告中,来自西南医学中心的科学家们通过研究成功利用CRISPR基因编辑技术将机体用于储存的脂肪细胞转化成了燃烧能量的细胞。 研究者Rana Gupta博士说道,这就好像打开一个开关一样,我们通过对干扰一对蛋白质之间相互作用的突变进行工程化修饰,或许就能移除脂肪细胞中能量燃烧通路的“制动器”;而且本文研究结果表明,释放脂肪细胞中这一制动器或许就能潜在帮助促进当前的糖尿病药物更加有效发挥治疗作用。 这项研究获得了美国NIH的资助,研究人员认为,驱动这些燃烧能量的脂肪细胞的产生或能作为一种新型疗法来抵御诸如糖尿病等多种人类代谢性疾病。人体中存在两种主要类型的脂肪细胞,白色脂肪细胞能作为能量储存的场所,在肥胖患者机体中能表现为数量和体积扩大;而燃烧能量的棕色和米色脂肪细胞则能燃烧过多的热量从而产热,并增加能量的消耗;有益的棕色脂肪细胞能保护机体抵御糖尿病和心血管疾病的发生,肥胖患者机体中棕色和米色脂肪细胞的数量要少得多。 4.基于CRISPR/Cas9的基因编辑技术在癌症基础研究、诊断和治疗中的应用 doi:10.1186/s12943-021-01431-6 由于癌症是由肿瘤细胞的基因组变化引起的,CRISPR/Cas9可用于癌症研究领域,对基因组进行编辑,探索肿瘤发生发展的机制。近年来,CRISPR/Cas9系统在癌症研究和治疗中得到越来越多的应用,并取得了显著的成果。本文主要介绍了基于CRISPR/cas9的基因编辑系统的机制和发展,并对该技术在肿瘤基础研究、诊断和治疗中的应用现状进行了综述。此外,还讨论了CRISPR/Cas9在肿瘤研究新热点中的潜在应用,并指出了面临的挑战和未来的方向。 癌症是一种死亡率高且受到全球关注的难治性疾病。恶性肿瘤导致全球六分之一的死亡,从而威胁到成千上万人的生命。尽管在癌症治疗领域,包括手术、放疗、化疗、靶向生物治疗和新型联合治疗等方面取得了许多令人振奋的成果,但高的术后复发率、放疗/化疗耐药性和有害的毒副作用仍然是生存时间和生活质量的障碍。研究表明,癌症是一种潜在的致命疾病,它积累了多个基因,并改变了整个基因组的表观遗传学。癌症中基因的突变通常会推动癌症的进程并影响肿瘤发生的未来。在过去的二十年中,高通量测序技术鉴定了大量与癌症发生和发展相关的基因。基于这些进展,基因编辑技术有望通过调节基因表达和纠正基因突变来治疗癌症,这可能导致精准肿瘤领域的进一步突破。 包括锌指核酸内切酶(ZFN)、转录激活因子样效应核酸酶(TALEN)和成簇规则间隔短回文重复序列/CRISPR相关核酸酶(CRISPR/Cas)系统在内的多种技术被应用于实现基因编辑。CRISPR/Cas系统具有设计简单、实施迅速、成本低、可扩展性强等优点,研究者认为它是一个革命性的基因编辑工具箱,已扩展到几乎所有基因组目标。特别是,该系统已广泛应用于癌症研究,并已成为一种潜在的癌症诊断和治疗方法。获得2020年诺贝尔化学奖是CRISPR基因编辑优势的有力证明。 在本文中,作者重点介绍了CRISPR/Cas基因编辑技术如何为癌症基础研究、诊断和治疗开辟新途径。作者还讨论了CRISPR/Cas技术目前的局限性,并展望了未来CRISPR/Cas技术在癌症生物学中的发展方向。 5.Science:重大进展!发现一种新型的切割RNA的III型CRISPR-Cas系统 doi:10.1126/science.abk2718 在一项新的研究中,荷兰代尔夫特理工大学的Stan Brouns博士及其研究团队发现了一种新型的可以切割RNA的III型CRISPR-Cas系统。这一发现预计将为基因研究和生物技术的新应用开发提供许多机会。相关研究结果于2021年8月26日在线发表在Science期刊上,论文标题为“The gRAMP CRISPR-Cas effector is an RNA endonuclease complexed with acaspase-like peptidase”。 在这项新的研究中,这些作者描述了来自Candidatus“Scalindua brodae”的III-E型效应物,称为Sb-GRAMP,它由一个具有几个III型结构域融合在一起的单个基因天然编码。这种效应物使用CRISPR RNA(crRNA)来引导靶RNA的识别,并在相隔6个核苷酸的两个确定的位置切割单链RNA。耐人寻味的是,Sb-GRAMP与caspase-like TPR-CHAT肽酶物理结合,形成Craspase(CRISPR引导的Caspase)复合物,从而提出了靶RNA诱导蛋白酶活性以获得病毒免疫的潜在机制。 Brouns说,“自2006年以来,我们一直试图了解CRISPR-Cas系统,并且不断发现CRISPR-Cas的新变体,可以用于重要的应用。例如,CRISPR-Cas9允许对细胞中的DNA进行非常精确的编辑。这在研究界掀起了一场真正的革命,例如在研究遗传性疾病方面。CRISPR-Cas系统也被证明是众所周知的PCR检测冠状病毒的一种令人关注的替代选择。我们如今发现的这种新的III型CRISPR-Cas系统不是在DNA上起作用,而是在RNA上起作用,这提供了一系列新的可能性。” 6.Cell:开发出一种新的基因递送载体---MyoAAV,有潜力使基因疗法更安全和更有效地肌肉疾病 doi:10.1016/j.cell.2021.08.028 遗传性肌肉疾病导致渐进性肌肉萎缩,经常导致早期死亡,治疗选择很少,也无法治愈。一些基因疗法使用无害的病毒载体将致病基因的功能性拷贝递送给细胞,在临床试验中显示出对一部分肌肉营养不良症的治疗前景,但也面临挑战。携带功能性基因拷贝的病毒载体需要高剂量才能到达整个身体的肌肉,而这些临床试验中使用的病毒载体往往最终地更多地进入肝脏而不是肌肉。这导致肝脏中的病毒载体含量过高,出现严重的不良副作用,甚至导致一些临床试验参与者的死亡。 在一项新的研究中,来自美国布罗德研究所和哈佛大学等研究机构的研究人员开发出一个新的腺相关病毒(AAV)家族---基因治疗中的基因递送主力,它们改善了对肌肉组织的靶向性,这对肌肉疾病患者可能更安全、更有效。这组病毒载体(他们称之为MyoAAV)到达肌肉的效率比目前临床试验中使用的病毒载体高10倍以上,并且在很大程度上避开了肝脏。他们发现,由于这种效率的提高,MyoAAV可用于递送治疗性基因,其剂量比其他研究和临床试验中使用的病毒载体低约100至250倍,有可能减少肝脏损伤和其他严重副作用的风险。相关研究结果于2021年9月9日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“Directed evolution of afamily of AAV capsid variants enabling potent muscle-directed gene delivery across species”。论文通讯作者为哈佛大学教授、布罗德研究所成员Pardis C.Sabeti、Sabeti实验室的Mohammadsharif Tabebordbar和哈佛大学干细胞与再生生物学系教授Amy Wagers。 在这项新的研究中,这些作者描述了他们如何修改AAV的外层蛋白外壳,即所谓的衣壳,以构建MyoAAV。他们使用了一种他们开发的名为“利用转基因RNA在体内表达的AAV衣壳定向进化(Directed Evolution of AAV capsids Leveraging In Vivo Expression of transgene RNA,DELIVER)”的方法做到了这一点。 利用MyoAAV,这些作者将治疗性基因或CRISPR-Cas9基因编辑系统专门递送给肌肉细胞。他们改善了杜兴氏肌营养不良症小鼠模型和X连锁肌管性肌病小鼠模型的肌肉功能,其中杜兴氏肌营养不良症是最常见的遗传性肌肉疾病,而X连锁肌管性肌病是一种更罕见的遗传性肌肉疾病。他们还发现,MyoAAV可以有效地将基因疗法传递给非人类灵长类动物的肌肉和人类肌肉细胞。 7.Science:重大进展!CRISPR大牛张锋教授发现一类极具应用潜力的新型基因编辑系统---转座子编码的RNA引导的DNA内切酶 doi:10.1126/science.abj6856 在过去十年内,科学家们已经将来自微生物的CRISPR系统改造成了基因编辑技术,这是一种精确的、可编程的修改DNA的系统。如今,在一项新的研究中,来自美国麻省理工学院麦戈文研究所和布罗德研究所的研究人员发现了一类新的可编程的DNA修改系统,称为OMEGA(Obligate Mobile Element Guided Activity),它们可能天然地参与了在整个细菌基因组中重排小片段DNA的工作。相关研究结果于2021年9月9日在线发表在Science期刊上,论文标题为“The widespread IS200/605 transposon family encodes diverse programmable RNA-guided endonucleases”。 这些古老的DNA切割酶由小片段RNA引导到它们的靶标。虽然它们起源于细菌,但它们如今已被设计成能在人体细胞中起作用,这表明它们在开发基因编辑疗法方面可能是有用的,特别是因为它们很小(大约为Cas9的30%),使它们比体积较大的DNA切割酶更容易被递送到细胞中。这一发现提供了证据表明,天然RNA引导的酶是地球上最丰富的蛋白质之一的,并指出了一个巨大的生物学新领域,该领域有望推动基因组编辑技术的下一次革命。 OMEGA蛋白可能由RNA引导的第一个暗示来自于称为IscB的蛋白编码基因。IscB不参与CRISPR免疫反应,也不知道是否与RNA结合,但它们看起来像小型的DNA切割酶。Zhang团队发现,每个IscB附近都有一个小RNA,它指导IscB酶切割特定的DNA序列。他们将这些RNA命名为“ωRNA”。Zhang团队的实验表明,另外两类称为IsrB和TnpB的小蛋白(细菌中最丰富的基因之一)也使用ωRNA作为向导来指导DNA切割。IscB、IsrB和TnpB存在于称为转座子的可动遗传因子中,具体而言存在IS200/IS605转座子家族中。论文共同第一作者Han Altae-Tran解释说,每次这些转座子移动时,它们都会产生一个新的gRNA,使它们编码的酶能够在基因组的其他地方进行切割。 8.Nature:重大进展!发现一种精确切割RNA的CRISPR系统---Cas7-11 doi:10.1038/s41586-021-03886-5 在一项新的研究中,来自美国麻省理工学院麦戈文研究所的研究人员发现了一种细菌酶,他们说这种酶可以扩大科学家们使用的CRISPR工具箱,使其能够轻松地切割和编辑RNA,而在此之前,这种精确性只适用于DNA编辑。这种他们最终命名为Cas7-11的细菌酶在不伤害细胞的情况下修改RNA靶标,这表明除了是一种有价值的研究工具外,它还为治疗应用提供了一个肥沃的平台。相关研究结果于2021年9月6日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Programmable RNA targeting with the single-protein CRISPR effector Cas7-11”。 当这些作者通过公共数据库来研究不同细菌防御系统的组成部分时,一种从日本东京湾分离出来的细菌Desulfonema ishimotonii的蛋白质引起了他们的注意。它的氨基酸序列表明,它属于一类CRISPR系统,该系统使用大型的多蛋白复合物来寻找和切割它们的目标。但是这种蛋白质似乎拥有它所需要的一切,可以独立完成这项任务。Koonin说,其他已知的单蛋白Cas酶,包括已被广泛用于DNA编辑的Cas9蛋白,属于CRISPR系统的一个单独类别,但是Cas7-11模糊了CRISPR分类系统的界限。他们最终将这种蛋白质命名为Cas7-11。 Cas7-11从工程的角度来看是很有吸引力的,因为单一的蛋白质更容易被递送到细胞中,并且比复杂的多蛋白复合物更容易成为编辑工具。但是它的组成也标志着一个意想不到的进化史。这些作者发现有证据表明,通过进化,更复杂的Cas机器的组件融合在一起,形成了Cas7-11蛋白。Gootenberg将此等同于当你之前认为鸟类是唯一会飞的动物时发现了蝙蝠,从而认识到有多种进化路径来实现飞行。他说,“这完全改变了人们对CRISPR系统的思考方式,无论是在功能上还是在进化上。” 查看详细>>

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5 2021年9月HIV研究亮点进展 2021-10-07

人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus,HIV),即艾滋病(AIDS,获得性免疫缺陷综合征)病毒,是造成人类免疫系统缺陷的一种病毒。1983年,HIV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。HIV通过破坏人体的T淋巴细胞,进而阻断细胞免疫和体液免疫过程,导致免疫系统瘫痪,从而致使各种疾病在人体内蔓延,最终导致艾滋病。由于HIV的变异极其迅速,难以生产特异性疫苗,至今无有效治疗方法,对人类健康造成极大威胁。 自上世纪八十年代以来,艾滋病的流行已经夺去超过3400万人的生命。据世界卫生组织(WHO)统计,据估计,2017年,全世界有3690万人感染上HIV,其中仅59%的HIV感染者接受抗逆转录病毒疗法(ART)治疗。目前为止HIV仍然是全球最大的公共卫生挑战之一,因此急需深入研究HIV的功能,以帮助研究人员开发出可以有效对抗这种疾病的新疗法。为阻止病毒大量复制对免疫系统造成损害,HIV感染者需要每天甚至终身服用ART。虽然服用ART已被证明能有效抑制艾滋病发作,但这类药物价格昂贵、耗时耗力且副作用严重。人们急需找到治愈HIV感染的方法。 即将过去的9月份,有哪些重大的HIV研究或发现呢?生物谷小编梳理了一下这个月生物谷报道的HIV研究方面的新闻,供大家阅读。 1.Nat Commun:重大进展!利用包装ZFP-DNMT3A融合蛋白的外泌体在体内高效抑制HIV病毒 doi:10.1038/s41467-021-25839-2 在一项新的研究中,来自美国希望之城和澳大利亚格里菲斯大学的研究人员开发出一种新的抗HIV蛋白,可以抑制小鼠骨髓、脾脏和大脑中的HIV水平,并阻止这种病毒在这些部位中的复制。相关研究结果于2021年9月20日发表在Nature Communications期刊上,论文标题为“Exosome-mediated stable epigenetic repression of HIV-1”。 他们开发了一种靶向HIV-1启动子的锌指蛋白(ZFP-362),它与DNA甲基转移酶3 A(DNMT3A)的活性结构域融合在一起而产生融合蛋白ZFP 362b-DNMT3A(ZD3A),以诱导HIV-1长期稳定的表观遗传抑制。细胞经改造后产生用编码这种HIV-1抑制蛋白的RNA包装的外泌体。他们发现,加载这种RNA的抗HIV-1外泌体抑制了病毒表达,而且这种抑制在人源化NSG小鼠模型中是由HIV-1的DNA甲基化驱动的。这些研究结果为开发外泌体介导的治疗性货物以便在表观遗传上抑制HIV-1感染的系统性递送平台铺平了道路。 他们的研究表明,科学家们可以对外泌体进行改造,使之将治疗性分子货物运送到难以到达的地方,包括几乎无法穿透的血脑屏障。这种创新的递送系统为未来铺平了道路:可以想象,经过改造的外泌体可以携带抑制传染病或重组遗传物质的分子货物,使病原体变得无害。 2.Science子刊:免疫检查点阻断和HIV疫苗组合使用有望治疗HIV感染 doi:10.1126/sciimmunol.abh3034 在一项新的研究中,来自美国埃默里大学的研究人员通过使用慢性模拟猿猴免疫缺损病毒(SIV,它为HIV的猴子版本)/恒河猴模型,测试了在SIV疫苗中加入抗PD-1抗体是否能诱导SIV特异性T细胞并在ART中断后控制这种病毒。他们发现在ART治疗期间,使用CD40L加TLR7激动剂辅佐的DNA/改良安卡拉痘苗疫苗方案进行治疗性接种,可诱导出强大的、高度功能性的、SIV特异性的CD4+和CD8+T细胞反应。此外,该疫苗在淋巴结中诱导了可以归巢到B细胞滤泡中的SIV特异性CD8+T细胞。相研究结果发表在2021年9月3日的Science Immunology期刊上,论文标题为“PD-1 blockade and vaccination provide therapeutic benefit against SIV by inducing broad and functional CD8+T cells in lymphoid tissue”。 在开始ART之前和疫苗接种期间,PD-1免疫检查点阻断的使用明显增加了血液和淋巴结中颗粒酶B阳性穿孔蛋白阳性CD8+T细胞的频率,增强了它们在B细胞滤泡生发中心的定位,并减少了HIV病毒库。 在ART中断后,与单独使用疫苗和单独使用ART的对照恒河猴相比,接受疫苗和抗PD-1抗体组合治疗的恒河猴显示出在淋巴结的T细胞区和B细胞滤泡中保留了颗粒酶B阳性CD8+T细胞,保持了较高的SIV抗原识别广度,显示对复发的病毒血症有控制,并提高了生存率。 3.Immunity:新研究揭示HIV特异性T细胞功能受损先于人体内的HIV控制丧失 doi:10.1016/j.immuni.2021.08.007 HIV病毒是躲避免疫系统的高手,利用各种方法阻止身体能够发现并杀死它。绝大多数HIV感染者需要每天服用药物来抑制这种病毒,从而阻止艾滋病(AIDS)产生。但是对于一小部分人来说,免疫系统和HIV之间的这场战斗看起来很不一样。他们被称为HIV控制者,他们的免疫系统可以抑制这种病毒而不需要任何药物治疗。虽然大多数HIV控制者可以无限期地抑制这种病毒,因而被称为持久HIV控制者(durable HIV controller),但是有些HIV控制者最终会失去对它的控制,需要药物治疗来实现病毒抑制,这样的人被称为流产HIV控制者(aborted HIV controller)。在一项新的研究中,来自美国拉根研究所、麻省理工学院和布莱根妇女医院的研究人员发现在这些流产HIV控制者中,在一类叫做细胞毒性T细胞的免疫细胞失去增殖和杀死HIV感染细胞的能力之后,就失去了对这种病毒的控制。相关研究结果于2021年9月7日在线发表在Immunity期刊上,论文标题为“Functional impairment of HIV-specific CD8+T cells precedes aborted spontaneous control of viremia”。 为了找到这些差异,这些作者比较了拉根研究所和加州大学旧金山分校的HIV控制者队列中几年来收集的样本。这项研究纳入17名流产HIV控制者和17名持久HIV控制者,后者的免疫系统在多年的观察中继续抑制HIV。 这些作者更仔细地观察了这两组人中的HIV特异性T细胞,着重关注是这些T细胞能够发挥其多种功能的程度。细胞毒性T细胞在遇到呈现HIV抗原的细胞时有两个重要功能。第一个是它们能够通过系统性地破坏被感染的细胞(称为细胞溶解)来杀死它们。第二个功能是它们的增殖功能:产生更多的HIV特异性T细胞,然后可以追捕和杀死其他被感染的细胞。 在失去HIV控制的人群中,T细胞的增殖和细胞溶解能力有明显的下降,这在失去HIV控制之前的样本中就可以看到,有时甚至是几年前。此外,这种功能障碍只见于对HIV的反应上;T细胞能够对其他病毒抗原作出正常反应。这些作者之前曾认为T细胞功能障碍会在失去HIV控制之后或期间出现,但是这项研究提供的证据显示,T细胞功能障碍实际上是在失去HIV控制之前出现的。 4.JAMANO:补锌与安慰剂对酗酒的HIV阳性成人死亡风险和HIV疾病进展的影响 doi:10.1001/jamanetworkopen.2020.4330 补锌可以减少酒精相关的微生物感染和炎症发生。本研究的目的是评价补锌是否能降低酗酒的HIV/AIDS患者的死亡率和心血管疾病风险,降低炎症和微生物感染水平,减缓HIV疾病进展。本研究是一项在2013年至2015年招募的受试者中进行的双盲、随机对照试验。招募HIV和酒精成瘾的患者。他们在基线时未接受抗逆转录病毒治疗,并且过去30天大量饮酒。数据分析时间为2017年2月至2020年2月。 共254名受试者(男性184人[72%];平均[SD]年龄,34[6]岁)纳入试验。126名接受锌治疗,128名接受安慰剂治疗。参与者有较高的CD4细胞计数(平均[SD],521[292]细胞/mm3),188人(74%)在过去一周大量饮酒。在主要分析中,补充锌没有影响18个月时VACS指数评分的变化(锌的变化,平均值[SD],0.49[14.6];中位数[四分位数范围],0.0[−7.0到6.0];安慰剂的变化,平均[SD],5.5[17.2];中位数[四分位数范围],6.0[−6.0至14.0];调整平均差[AMD],−4.68;95%CI,-9.62-0.25;P=0.06)或任何次要结果,包括CD4细胞计数的变化(AMD,41.8细胞/mm3;95%CI,−20.3至103.8细胞/mm3;P=0.19),Reynolds风险评分(AMD,−0.014;95%CI,−0.167-0.139;P=0.85),白细胞介素-6水平(AMD,−0.13 pg/mL;95%CI,−0.38~0.11 pg/mL;P=0.30),D-二聚体水平(AMD,−0.21μg/mL;95%CI,−0.48~0.07μg/mL;P=0.14),可溶性CD14水平(AMD,−38.01 ng/mL;95%CI,−166.90~90.88 ng/mL;P=.56),肠道脂肪酸结合蛋白水平(AMD,0.08 pg/mL;95%CI,−0.07~0.22 pg/mL;P=.32)和脂多糖结合蛋白水平(AMD,−0.09 ng/mL;95%CI,−0.23至0.06 ng/mL;P=.24)。在单个方案分析中,补充锌在统计学上显著影响18个月时VACS指数评分的变化(AMD,-7.49;95%CI,−13.74至−1.23,P=.02);然而,补充锌的依从率为51%。 补充锌没有降低HIV/AIDS患者的死亡风险、CD4细胞计数、心血管疾病风险以及炎症或微生物易位的水平。补锌没有改变VACS指数评分,但可能受到低依从性的限制。 5.JAHA:HIV感染与心源性猝死风险的关系 doi:10.1161/JAHA.121.021268 与普通人群相比,艾滋病毒感染者心源性猝死(SCD)的发生率更高。HIV感染是否是独立的SCD危险因素尚未明确。近日,心血管疾病领域权威杂志JAHA上发表了一篇研究文章,这项研究评估了来自于退伍军人老龄化队列研究的参与者,其是一项观察性纵向队列,由感染HIV和未感染HIV的退伍军人组成,根据年龄、性别、种族/民族和临床地点按1:2匹配。 本研究的基线是参与者在2003年4月1日或之后的第一次临床随访。参与者被随访至2014年12月31日。研究人员使用Cox比例风险回归评估了HIV感染、CD4细胞计数和/或HIV病毒载量是否与世界卫生组织(WHO)定义的SCD风险相关。 在144336名参与者(30%的HIV感染者)中,基线平均(SD)年龄为50.0岁(10.6岁),97%为男性,47%为黑人。在随访期间(中位数为9.0年),共发生了3035例SCD。调整可能的混杂因素后,HIV感染与SCD风险增加相关(风险比[HR]为1.14;95%CI为1.04-1.25)。在随时间变化的CD4和HIV病毒载量的分析中,与没有HIV的退伍军人相比,CD4计数<200个细胞/mm3(HR为1.57;95%CI为1.28-1.92)或病毒载量>500个拷贝/mL(HR为1.70;95%CI为1.46-1.98)的HIV感染者SCD风险增加。相比之下,CD4细胞计数>500个细胞/mm3(HR为1.03;95%CI为0.90-1.18)或HIV病毒载量<500拷贝/mL(HR为0.97;95%CI为0.87-1.09)的HIV感染者SCD风险没有增加。 6.CID:HIV感染者开始早期抗逆转录病毒治疗(CD4计数≥500细胞/μL)的病毒学结局更好 doi:10.1093/cid/ciz214 在接受抗逆转录病毒治疗(ART)的人类免疫缺陷病毒(PLHIV)患者中,有效的病毒学抑制(VS)对于个人受益和减少人类免疫缺陷病毒(HIV)传播至关重要。尽管联合国艾滋病毒/艾滋病联合规划署(UNAIDS)关于到2020年90%接受抗逆转录病毒治疗的人实现VS的目标取得了进展,但一些挑战仍然存在。有人担心,在CD4细胞计数较高的开始抗逆转录病毒治疗的患者中,抗逆转录病毒治疗的依从性和VS可能减弱,因为他们可能无症状。事实上,抗逆转录病毒启动时较高的CD4计数以前曾与增加的病毒血症和病毒学失败(VF)有关。在临床状况良好且开始抗逆转录病毒治疗(ART)的患者中,CD4细胞计数较高的患者的依从性降低和人类免疫缺陷病毒(HIV)病毒抑制(VS)一直令人担忧。我们比较了抗逆转录病毒治疗前CD4计数的病毒学结果。 这项前瞻性队列研究包括自2014年1月以来开始抗逆转录病毒治疗的成年人。比较了VS(<400拷贝/mL)、确认的病毒学失败(VF)(连续2次病毒载量>1000拷贝/mL)和病毒反弹在基线CD4细胞计数层之间的差异。 研究样本包括1901名参与者。在所有6个月至30个月期间基线CD4计数≥500细胞/μL的参与者中,VS≥94%。在18-30个月期间,基线CD4计数≥500细胞/μL的参与者(3.3%)与CD4计数200-499细胞/μL的参与者(9.2%)相比,病毒载量升高(≥400拷贝/mL)的风险独立降低(校正相对风险,0.30[95%置信区间,0.12-0.74];P=0.01)。在基线CD4计数<200、200-499和≥500细胞/μL的参与者中,VF的发生率分别为7.0、2.0和0.5/100人年(P<0.0001)。基线CD4计数≥500细胞/μL的参与者VF单独较低(校正危险比[aHR],0.23;P=.045),基线CD4计数<200细胞/μL者的CD4升高3倍(aHR,3.49;P<0.0001)。 7.JBMR:HIV感染与髋部骨折风险密切相关,与年龄,性别和并发症无关 doi:10.1002/jbmr.1874 在骨代谢方面,HIV相关骨病对骨折风险的影响仍不确定。大量研究发现,与普通人群相比,艾滋病毒感染者的骨密度更低,骨质流失率更高,但对低骨密度是否真的会导致艾滋病毒感染者骨折发生率更高的研究尚未得出结论。此外,科林和他的同事们还发现,艾滋病病毒感染者的首次骨折发病率与同年龄段的普通欧洲人群的发病率处于相同的范围内。目前认为HIV感染和抗逆转录病毒治疗对骨骼代谢有不利影响,但关于它们对骨折风险的影响的数据存在争议。因此我们进行了一项基于人群的队列研究,以探索HIV感染的临床诊断与髋部和主要骨质疏松性骨折风险之间的关系。 数据来自SIDIAPQ数据库,该数据库包含西班牙加泰罗尼亚地区200多万患者(占总人口的30%)的临床信息。我们对数据库进行了筛选,以确定临床诊断为HIV感染的参与者,并确定了2007年至2009年40岁或40岁以上人群中发生的髋部和主要骨质疏松性骨折。此外,还从医院入院数据库中获得了与住院有关的骨折事故数据。使用COX回归模型估计HIV感染者和未感染者的风险比(HR)。模型根据年龄、性别、体重指数、吸烟状况、饮酒、口服糖皮质激素使用和共病情况(Charlson指数)进行调整。 在1118156名符合条件的参与者中,我们确定了2489名(0.22%)被诊断为艾滋病毒/艾滋病的受试者。经年龄和性别调整的HIV/AIDS的HR分别为6.2%(95%可信区间为3.5-10.9;p<0.001)和2.7%(2.01-3.5,p<0.001);调整所有提到的潜在混杂因素后仍显著:HR4.7(2.4-9.5p<0.001)和1.8(1.2-2.5p=0.002)。按年龄分层后,年龄<59岁的患者艾滋病病毒感染与主要骨折的相关性减弱(调整后的HR1.35[0.88-2.07],p=0.17),但在年龄较大的患者中表现出更强的相关性(调整后的HR2.11[1.05-4.22],p=0.035)。 8.CID:马拉韦罗在HIV-1感染孕妇体内的药代动力学变化 doi:10.1093/cid/civ587 马拉韦罗是C-C趋化因子受体5(CCR5)的拮抗剂,在阻止HIV-1进入易感细胞中起重要作用。作为cART治疗的一部分,对CCR5-tropic HIV-1有效。成人或青少年马拉韦洛治疗的标准推荐剂量为300mg,每日两次,在同时给予增强蛋白酶抑制剂时剂量可以减少到150mg,每日两次。目前尚无资料描述妊娠期间使用马拉韦洛克的药代动力学和安全性,美国卫生与公众服务部的围产期指南也没有关于妊娠期间马拉韦洛克治疗或给药方案的建议 接受马拉韦洛克治疗的HIV感染孕妇在妊娠晚期和分娩后≥2周进行了强化的稳态12小时药动学分析。在分娩时采集脐带血样本和匹配的母亲血液样本。这些数据是在两项研究中收集的:P1026(美国)和Panna(欧洲)。计算药代动力学参数。 18名女性被纳入分析。大多数女性(12名;67%)每天服用150mg的马拉韦罗加蛋白酶抑制剂,2名(11%)的女性每天服用300mg不加蛋白酶抑制剂,4名(22%)接受替代方案。妊娠晚期和产后马拉韦罗的几何平均比率分别为0.72(90%可信区间,0.60-0.88)和0.70(0.58-0.85)。只有1名患者在孕期和产后的血药低谷浓度低于建议的50 ng/mL目标。马拉韦罗脐带血与母亲血液的比值中位数为0.33(范围为0.03-0.56)。接近分娩时病毒载量<50拷贝/毫升的有13例(76%)。所有儿童在检测时均为HIV阴性。 查看详细>>

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6 2021年9月CRISPR/Cas最新研究进展 2021-10-07

基因组编辑技术CRISPR/Cas9被《科学》杂志列为2013年年度十大科技进展之一,受到人们的高度重视。2020年10月,德国马克斯-普朗克病原学研究所的Emmanuelle Charpentier博士以及美国加州大学伯克利分校的Jennifer A.Doudna博士因在CRISPR-Cas9基因编辑方面做了的贡献荣获2020年诺贝尔化学奖。 CRISPR是规律间隔性成簇短回文重复序列的简称,Cas是CRISPR相关蛋白的简称。CRISPR/Cas最初是在细菌体内发现的,是细菌用来识别和摧毁抗噬菌体和其他病原体入侵的防御系统。 2018年11月26日,中国科学家贺建奎声称世界上首批经过基因编辑的婴儿---一对双胞胎女性婴儿---在11月出生。他利用一种强大的基因编辑工具CRISPR-Cas9对这对双胞胎的一个基因进行修改,使得她们出生后就能够天然地抵抗HIV感染。这也是世界首例免疫艾滋病基因编辑婴儿。这条消息瞬间在国内外网站上迅速发酵,引发千层浪。有部分科学家支持贺建奎的研究,但是更多的是质疑,甚至是谴责。 即将过去的9月份,有哪些重大的CRISPR/Cas研究或发现呢?小编梳理了一下这个月生物谷报道的CRISPR/Cas研究方面的新闻,供大家阅读。 1.Science:重大进展!发现一种新型的切割RNA的III型CRISPR-Cas系统 doi:10.1126/science.abk2718 在一项新的研究中,荷兰代尔夫特理工大学的Stan Brouns博士及其研究团队发现了一种新型的可以切割RNA的III型CRISPR-Cas系统。这一发现预计将为基因研究和生物技术的新应用开发提供许多机会。相关研究结果于2021年8月26日在线发表在Science期刊上,论文标题为“The gRAMP CRISPR-Cas effector is an RNA endonuclease complexed with acaspase-like peptidase”。 在这项新的研究中,这些作者描述了来自Candidatus“Scalindua brodae”的III-E型效应物,称为Sb-GRAMP,它由一个具有几个III型结构域融合在一起的单个基因天然编码。这种效应物使用CRISPR RNA(crRNA)来引导靶RNA的识别,并在相隔6个核苷酸的两个确定的位置切割单链RNA。耐人寻味的是,Sb-GRAMP与caspase-like TPR-CHAT肽酶物理结合,形成Craspase(CRISPR引导的Caspase)复合物,从而提出了靶RNA诱导蛋白酶活性以获得病毒免疫的潜在机制。 Brouns说,“自2006年以来,我们一直试图了解CRISPR-Cas系统,并且不断发现CRISPR-Cas的新变体,可以用于重要的应用。例如,CRISPR-Cas9允许对细胞中的DNA进行非常精确的编辑。这在研究界掀起了一场真正的革命,例如在研究遗传性疾病方面。CRISPR-Cas系统也被证明是众所周知的PCR检测冠状病毒的一种令人关注的替代选择。我们如今发现的这种新的III型CRISPR-Cas系统不是在DNA上起作用,而是在RNA上起作用,这提供了一系列新的可能性。” 2.Cell:开发出一种新的基因递送载体---MyoAAV,有潜力使基因疗法更安全和更有效地肌肉疾病 doi:10.1016/j.cell.2021.08.028 遗传性肌肉疾病导致渐进性肌肉萎缩,经常导致早期死亡,治疗选择很少,也无法治愈。一些基因疗法使用无害的病毒载体将致病基因的功能性拷贝递送给细胞,在临床试验中显示出对一部分肌肉营养不良症的治疗前景,但也面临挑战。携带功能性基因拷贝的病毒载体需要高剂量才能到达整个身体的肌肉,而这些临床试验中使用的病毒载体往往最终地更多地进入肝脏而不是肌肉。这导致肝脏中的病毒载体含量过高,出现严重的不良副作用,甚至导致一些临床试验参与者的死亡。 在一项新的研究中,来自美国布罗德研究所和哈佛大学等研究机构的研究人员开发出一个新的腺相关病毒(AAV)家族---基因治疗中的基因递送主力,它们改善了对肌肉组织的靶向性,这对肌肉疾病患者可能更安全、更有效。这组病毒载体(他们称之为MyoAAV)到达肌肉的效率比目前临床试验中使用的病毒载体高10倍以上,并且在很大程度上避开了肝脏。他们发现,由于这种效率的提高,MyoAAV可用于递送治疗性基因,其剂量比其他研究和临床试验中使用的病毒载体低约100至250倍,有可能减少肝脏损伤和其他严重副作用的风险。相关研究结果于2021年9月9日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“Directed evolution of afamily of AAV capsid variants enabling potent muscle-directed gene delivery across species”。论文通讯作者为哈佛大学教授、布罗德研究所成员Pardis C.Sabeti、Sabeti实验室的Mohammadsharif Tabebordbar和哈佛大学干细胞与再生生物学系教授Amy Wagers。 在这项新的研究中,这些作者描述了他们如何修改AAV的外层蛋白外壳,即所谓的衣壳,以构建MyoAAV。他们使用了一种他们开发的名为“利用转基因RNA在体内表达的AAV衣壳定向进化(Directed Evolution of AAV capsids Leveraging In Vivo Expression of transgene RNA,DELIVER)”的方法做到了这一点。 利用MyoAAV,这些作者将治疗性基因或CRISPR-Cas9基因编辑系统专门递送给肌肉细胞。他们改善了杜兴氏肌营养不良症小鼠模型和X连锁肌管性肌病小鼠模型的肌肉功能,其中杜兴氏肌营养不良症是最常见的遗传性肌肉疾病,而X连锁肌管性肌病是一种更罕见的遗传性肌肉疾病。他们还发现,MyoAAV可以有效地将基因疗法传递给非人类灵长类动物的肌肉和人类肌肉细胞。 3.Science:重大进展!CRISPR大牛张锋教授发现一类极具应用潜力的新型基因编辑系统---转座子编码的RNA引导的DNA内切酶 doi:10.1126/science.abj6856 在过去十年内,科学家们已经将来自微生物的CRISPR系统改造成了基因编辑技术,这是一种精确的、可编程的修改DNA的系统。如今,在一项新的研究中,来自美国麻省理工学院麦戈文研究所和布罗德研究所的研究人员发现了一类新的可编程的DNA修改系统,称为OMEGA(Obligate Mobile Element Guided Activity),它们可能天然地参与了在整个细菌基因组中重排小片段DNA的工作。相关研究结果于2021年9月9日在线发表在Science期刊上,论文标题为“The widespread IS200/605 transposon family encodes diverse programmable RNA-guided endonucleases”。 这些古老的DNA切割酶由小片段RNA引导到它们的靶标。虽然它们起源于细菌,但它们如今已被设计成能在人体细胞中起作用,这表明它们在开发基因编辑疗法方面可能是有用的,特别是因为它们很小(大约为Cas9的30%),使它们比体积较大的DNA切割酶更容易被递送到细胞中。这一发现提供了证据表明,天然RNA引导的酶是地球上最丰富的蛋白质之一的,并指出了一个巨大的生物学新领域,该领域有望推动基因组编辑技术的下一次革命。 OMEGA蛋白可能由RNA引导的第一个暗示来自于称为IscB的蛋白编码基因。IscB不参与CRISPR免疫反应,也不知道是否与RNA结合,但它们看起来像小型的DNA切割酶。Zhang团队发现,每个IscB附近都有一个小RNA,它指导IscB酶切割特定的DNA序列。他们将这些RNA命名为“ωRNA”。Zhang团队的实验表明,另外两类称为IsrB和TnpB的小蛋白(细菌中最丰富的基因之一)也使用ωRNA作为向导来指导DNA切割。IscB、IsrB和TnpB存在于称为转座子的可动遗传因子中,具体而言存在IS200/IS605转座子家族中。论文共同第一作者Han Altae-Tran解释说,每次这些转座子移动时,它们都会产生一个新的gRNA,使它们编码的酶能够在基因组的其他地方进行切割。 4.Nature:重大进展!发现一种精确切割RNA的CRISPR系统---Cas7-11 doi:10.1038/s41586-021-03886-5 在一项新的研究中,来自美国麻省理工学院麦戈文研究所的研究人员发现了一种细菌酶,他们说这种酶可以扩大科学家们使用的CRISPR工具箱,使其能够轻松地切割和编辑RNA,而在此之前,这种精确性只适用于DNA编辑。这种他们最终命名为Cas7-11的细菌酶在不伤害细胞的情况下修改RNA靶标,这表明除了是一种有价值的研究工具外,它还为治疗应用提供了一个肥沃的平台。相关研究结果于2021年9月6日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Programmable RNA targeting with the single-protein CRISPR effector Cas7-11”。 当这些作者通过公共数据库来研究不同细菌防御系统的组成部分时,一种从日本东京湾分离出来的细菌Desulfonema ishimotonii的蛋白质引起了他们的注意。它的氨基酸序列表明,它属于一类CRISPR系统,该系统使用大型的多蛋白复合物来寻找和切割它们的目标。但是这种蛋白质似乎拥有它所需要的一切,可以独立完成这项任务。Koonin说,其他已知的单蛋白Cas酶,包括已被广泛用于DNA编辑的Cas9蛋白,属于CRISPR系统的一个单独类别,但是Cas7-11模糊了CRISPR分类系统的界限。他们最终将这种蛋白质命名为Cas7-11。 Cas7-11从工程的角度来看是很有吸引力的,因为单一的蛋白质更容易被递送到细胞中,并且比复杂的多蛋白复合物更容易成为编辑工具。但是它的组成也标志着一个意想不到的进化史。这些作者发现有证据表明,通过进化,更复杂的Cas机器的组件融合在一起,形成了Cas7-11蛋白。Gootenberg将此等同于当你之前认为鸟类是唯一会飞的动物时发现了蝙蝠,从而认识到有多种进化路径来实现飞行。他说,“这完全改变了人们对CRISPR系统的思考方式,无论是在功能上还是在进化上。” 5.Mol Cell:新成果!科学家开发出一种高效的迷你CRISPR基因编辑系统! doi:10.1016/j.molcel.2021.08.008 紧凑和多功能的CRISPR-Cas系统能通过在各种情况下的高效传递从而实现基因组的工程化研究及应用;对CRISPR基因编辑技术最常见的比喻就是,其工作方式就好像是分子剪刀,能够减掉DNA的特定部分;近日,一篇发表在国际杂志Molecular Cell上题为“Engineered miniature CRISPR-Cas system for mammalian genome regulation and editing”的研究报告中,来自斯坦福大学等机构的科学家们在CRISPR研究领域取得重大突破,他们开发出了一种高效多用途的迷你CRISPR系统,常用的CRISPR系统(携带诸如Cas9、Cas12a多种版本的CRISPR相关蛋白)由大约1000-1500个氨基酸组成,而这种新型迷你CRISPR系统(CasMINI)则仅由529个氨基酸组成。 目前研究人员制造出了一个相当好的系统,他们正在考虑如何将这种分子尽快应用起来。除了蛋白质工程研究外,研究者还设计了引导Cas9蛋白抵达其靶点DNA的特殊RNA,对这两个组件的修饰或许对于使CasMINI系统能在人类细胞中发挥作用至关重要;随后研究人员测试了CasMINI在实验室基于人类的细胞中的剔除和编辑基因的能力;包括与HIV感染、抗肿瘤免疫反应以及与贫血有关的基因;这对于他们所测试的每一个基因都起作用,而且在多个基因中都有强烈的反应。 6.Science:重大进展!发现一种新型的切割RNA的III型CRISPR-Cas系统 doi:10.1126/science.abk2718 在一项新的研究中,荷兰代尔夫特理工大学的Stan Brouns博士及其研究团队发现了一种新型的可以切割RNA的III型CRISPR-Cas系统。这一发现预计将为基因研究和生物技术的新应用开发提供许多机会。相关研究结果于2021年8月26日在线发表在Science期刊上,论文标题为“The gRAMP CRISPR-Cas effector is an RNA endonuclease complexed with acaspase-like peptidase”。 在这项新的研究中,这些作者描述了来自Candidatus“Scalindua brodae”的III-E型效应物,称为Sb-GRAMP,它由一个具有几个III型结构域融合在一起的单个基因天然编码。这种效应物使用CRISPR RNA(crRNA)来引导靶RNA的识别,并在相隔6个核苷酸的两个确定的位置切割单链RNA。耐人寻味的是,Sb-GRAMP与caspase-like TPR-CHAT肽酶物理结合,形成Craspase(CRISPR引导的Caspase)复合物,从而提出了靶RNA诱导蛋白酶活性以获得病毒免疫的潜在机制。 Brouns说,“自2006年以来,我们一直试图了解CRISPR-Cas系统,并且不断发现CRISPR-Cas的新变体,可以用于重要的应用。例如,CRISPR-Cas9允许对细胞中的DNA进行非常精确的编辑。这在研究界掀起了一场真正的革命,例如在研究遗传性疾病方面。CRISPR-Cas系统也被证明是众所周知的PCR检测冠状病毒的一种令人关注的替代选择。我们如今发现的这种新的III型CRISPR-Cas系统不是在DNA上起作用,而是在RNA上起作用,这提供了一系列新的可能性。” 7.Nucleic Acids Res:利用I-F型CRISPR-Cas系统高效编辑超级细菌 doi:10.1093/nar/gkab521 在一项新的研究中,来自中国香港大学的研究人员开发出一种可转移的整合的基于I型CRISPR的平台,它可以有效地编辑铜绿假单胞菌的不同临床分离株,其中铜绿假单胞菌是能够感染多种组织和器官的超级细菌,是院内感染的主要来源。该技术可以加速识别多药耐药(MDR)病原体的耐药性决定因素,并开发新的抗耐药性策略。相关研究结果近期发表在Nucleic Acids Research期刊上,论文标题为“A transferrable and integrative type I-F Cascade for heterologous genome editing and transcription modulation”。论文通讯作者为香港大学理学院分子与细胞生物学研究部副教授Aixin Yan博士。 此前,Yan博士及其团队在临床多药耐药的铜绿假单胞菌菌株PA154197中发现了一种高度活跃的I-F型CRISPR-Cas系统,其中该菌株是从香港玛丽医院的一个血流感染病例中分离出来的。他们对这一CRISPR-Cas系统进行了表征,并在这种天然的I-F型CRISPR-Cas系统的基础上成功开发了适用于这种MDR分离株的基因组编辑方法。该方法使快速鉴定MDR临床分离株的耐药性决定因素和开发新的抗耐药性策略成为可能(Cell Reports,2019,29,1707-1717)。 为了克服将这种复杂的I型Cascade转移到异源宿主的障碍,在这项研究中,Yan团队将整个I-F型cas操纵子克隆到精通整合的载体mini-CTX中,并通过接合(一种自然界中常见的DNA转移方法)将它递送到异源宿主。mini-CTX载体能够将整个Cascade整合到异源宿主基因组中保守的attB基因座上,使它们能够容纳一种能够稳定表达和发挥作用的天然I-F型CRISPR-Cas系统。他们发现,与可转移的CRISPR/Cas9系统相比,转移的I-F型Cascade显示出明显更强的DNA干扰能力和更高的菌株稳定性,并可被用于基因组编辑,效率高(>80%)且简单,即通过一步转化单一编辑质粒即可实现。 8.Science:新技术可在体内快速进行大规模CRISPR筛选 doi:10.1126/science.abi8870 作为一种小型的快速生长的生物,斑马鱼与人类具有很多相同的基因。斑马鱼对许多生物学家来说很重要,因为他们发现斑马鱼非常适合研究一系列问题,从有机体如何发育到神经系统如何驱动行为。如今,在一项新的研究中,来自美国犹他大学、布莱根妇女医院、哈佛医学院和麻省总医院的研究人员开发出一种名为MIC-Drop的新技术,这种技术可使斑马鱼在大规模基因研究方面将变得更加强大。相关研究结果于2021年8月19日在线发表在Science期刊上,论文标题为“MIC-Drop:A platform for large-scale in vivo CRISPR screens”。论文通讯作者为犹他大学药理学与毒理学学系化学生物学家Randall Peterson博士。 MIC-Drop(Multiplexed Intermixed CRISPR Droplets,多重混合CRISPR液滴)通过将CRISPR系统的组分包装成微观的油包液滴来解决这个问题,这些油包液滴可以在不混合其内含物的情况下混合在一起。为了用MIC-Drop对许多基因进行筛选,Peterson团队首先构建出一个gRNA文库。每个gRNA与Cas9酶一起被包装在自己的液滴中。为了跟踪靶基因,每个油包液滴还包括一个识别其内含物的DNA条形码。 Peterson团队对油包液滴的化学成分进行了微调,以确保它们保持稳定和离散性,因此针对不同基因设计的油包液滴可以混合在一起并装入同一针头。在显微镜下,MIC-Drop使用者将单个油包液滴注射到斑马鱼胚胎中,然后转到下一个胚胎并注射下一个油包液滴。这个过程可以重复数百次,向每个胚胎提供一套CRISPR组分,因此在每个胚胎中,该系统都能灭活单个基因,然后这些作者监测对斑马鱼的潜在影响。 为了展示MIC-Drop的潜力,这些作者测试188个不同的斑马鱼基因在心脏发育中的潜在作用。在构建针对这些基因的gRNA并将CRISPR系统引入数百个斑马鱼胚胎后,他们发现有一些斑马鱼在成熟后出现了心脏缺陷。利用这些斑马鱼体内的DNA条形码,他们能够将这些缺陷追溯到13个不同基因的失活。由于斑马鱼和人类基因之间的相似性,这一发现可能指向人类心脏发育中以前未知的方面。 查看详细>>

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7 2021年8月HIV研究亮点进展 2021-09-01

人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus,HIV),即艾滋病(AIDS,获得性免疫缺陷综合征)病毒,是造成人类免疫系统缺陷的一种病毒。1983年,HIV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。HIV通过破坏人体的T淋巴细胞,进而阻断细胞免疫和体液免疫过程,导致免疫系统瘫痪,从而致使各种疾病在人体内蔓延,最终导致艾滋病。由于HIV的变异极其迅速,难以生产特异性疫苗,至今无有效治疗方法,对人类健康造成极大威胁。 自上世纪八十年代以来,艾滋病的流行已经夺去超过3400万人的生命。据世界卫生组织(WHO)统计,据估计,2017年,全世界有3690万人感染上HIV,其中仅59%的HIV感染者接受抗逆转录病毒疗法(ART)治疗。目前为止HIV仍然是全球最大的公共卫生挑战之一,因此急需深入研究HIV的功能,以帮助研究人员开发出可以有效对抗这种疾病的新疗法。为阻止病毒大量复制对免疫系统造成损害,HIV感染者需要每天甚至终身服用ART。虽然服用ART已被证明能有效抑制艾滋病发作,但这类药物价格昂贵、耗时耗力且副作用严重。人们急需找到治愈HIV感染的方法。 即将过去的8月份,有哪些重大的HIV研究或发现呢?生物谷小编梳理了一下这个月生物谷报道的HIV研究方面的新闻,供大家阅读。 1.ACS Nano:重大突破!利用纳米颗粒将HIV药物递送到大脑中,有望治疗HIV相关的神经认知障碍 doi:10.1021/acsnano.0c09553 HIV进入人类大脑并在感染后进行复制,导致大脑中出现HIV病毒库。大脑中被感染的细胞包括小胶质细胞、血管周围巨噬细胞和星形胶质细胞。HIV相关的神经认知障碍(HIV-associated neurocognitive disorder,HAND)通过神经炎症激活小胶质细胞和巨噬细胞影响胶质细胞,以及通过线粒体功能障碍和氧化应激发生影响星形胶质细胞,从而损害这些细胞参与神经保护的能力。此外,HAND相关的神经炎症的风险因HIV阳性个体的娱乐性药物使用而被放大。由于目前可用的联合抗逆转录病毒疗法(ART)和神经保护剂无法穿过血脑屏障,即使血脑屏障因感染而部分受损,大多数治疗HIV的方案也不能用于清除大脑中的HIV和治疗HAND。 在一项新的研究中,来自美国迈阿密大学和佛罗里达国际大学的研究人员发现一种纳米颗粒药物递送系统可以减少大脑中通常会引起神经系统问题的HIV/AIDS病毒库。相关研究结果近期发表在ACS Nano期刊上,论文标题为“Brain-Accumulating Nanoparticles for Assisting Astrocytes to Reduce Human Immunodeficiency Virus and Drug Abuse-Induced Neuroinflammation and Oxidative Stress”。论文通讯作者为迈阿密大学米勒医学院生物化学与分子生物学副教授Shanta Dhar博士和佛罗里达国际大学赫伯特-韦特海姆医学院的Nagesh Kolishetti博士。 在过去十年中,Dhar博士一直在研究一种聚合物链纳米颗粒作为细胞内药物递送的载体。Dhar和Kolishetti博士说,“利用一种实验模型,我们能够使用可生物降解的大脑靶向性聚合物纳米颗粒来减少大脑中的HIV/AIDS病毒载量。我们还纳入抗氧化剂和抗炎性的神经保护剂,以消除星形胶质细胞和小胶质细胞遭受的氧化应激和炎症。” 2.NEJM:每两个月注射一次PrEP可长效预防HIV感染 doi:10.1056/NEJMoa2101016;doi:10.1056/NEJMe2110665 当被称为暴露前预防(pre-exposure prophylaxis,PrEP)的抗逆转录病毒疗法在近十年前推出时,患者突然能够通过每天只吃一片药来实现几乎完全免受HIV感染。但是有一个大问题。并非每个人都同样勤奋地坚持每天吃一次药的方案,而且当剂量不足时,PrEP的保护作用就会大大削弱。 在一项新的研究中,来自美国、巴西、秘鲁和阿根廷的研究人员可能已经解决了这个问题:一种首创的注射式PrEP,每八周注射一次。这项为期三年的真实世界研究刚刚结束,结果表明,当患者每两个月注射一次PrEP时,他们的HIV风险最终比那些一直试图依赖每天只吃一片药的人低66%。相关研究结果发表在2021年8月12日的NEJM期刊上,论文标题为“Cabotegravir for HIV Prevention in Cisgender Men and Transgender Women”。 在这项新的研究中,Landovitz和他的团队报告了他们在4500多名患者中测试注射式PrEP有效性的努力。这些患者的平均年龄为26岁,其中大约4000人是男同性恋者或双性恋者;只有不到600人是变性女性。 约有一半的患者被随机分配到服用一种被称为特鲁瓦达(Truvada)的药片方案,其中特鲁瓦达是几种抗逆转录病毒药物的特定组合。其余的患者则接受了600毫克的卡博特韦(cabotegravir)注射,其中是卡博特韦是一种长效的抗逆转录病毒药物混合物。经过三年的跟踪调查,共有52名参与者被新诊断出感染了HIV:39人属于特鲁瓦达组,而只有13人属于卡博特韦注射组。 3.Science:HIV成熟过程中的结构变化 doi:10.1126/science.abe6821;doi:10.1126/science.abj9075 新生的HIV颗粒在受感染细胞的质膜上组装,并出芽成一个有膜包覆的不成熟病毒颗粒。组装和出芽是由一种叫做Gag的多聚蛋白(polyprotein)驱动的,其中Gag包括一个被招募到质膜上的基质结构域(matrix domain,MA),一个负责自组装的衣壳结构域(capsid domain,CA),以及一个招募病毒RNA基因组的核壳体结构域(nucleocapsid domain,NC)。Gag的裂解导致了结构的重新排列,产生了成熟的病毒颗粒。Qu等人通过电子断层扫描对成熟和未成熟的HIV颗粒进行了成像,并重点观察了MA结构域。他们发现MA在两个不同的六聚体晶格之间重新排列,而且成熟的MA通过与膜脂结合来调节病毒包膜。这一发现表明,MA可能在成熟的病毒颗粒中发挥功能作用。 4.J Int Aids Soc:在津巴布韦具有常见精神障碍症状的青少年中HIV病毒学非抑制的危险因素:一项横断面研究 doi:10.1002/jia2.25773 青少年(定义为10至19岁)是全球唯一一个艾滋病毒死亡率没有下降的年龄组,尽管证据有限,但接受抗逆转录病毒治疗(ART)的青少年似乎比成人面临更高的病毒学非抑制风险。津巴布韦的一项整群随机试验的基线调查发现,有496名13至19岁接受ART的青少年中有46.8%在基线时未受到抑制,相比之下,在全国调查中成年人的这一比例为14.7%。感染艾滋病毒的青少年(ALWH)在病毒学抑制方面面临诸多挑战,围产期感染HIV的青少年可能曾接受过单一疗法以预防母婴传播,然后接受长期ART,然而,由于基于体重的方案中的处方错误,青少年也容易受到过度治疗或治疗不足的影响。在认知和情感快速发展、自主性和资源有限的时期,青少年依靠家庭和社会支持坚持抗逆转录病毒疗法,但他们可能不知道或对自己的HIV状况了解有限,从而降低了他们坚持的动机或能力。 同时,ALWH有很高的抑郁、焦虑和其他常见精神障碍(CMD),这会抑制依从性,一项对马拉维562名12至18岁青少年的横断面研究发现,使用贝克抑郁量表II的抑郁症患病率为18.9%。有证据表明,ALWH比未感染HIV的同龄人患CMD的风险更高,例如来自卢旺达的一项病例对照研究发现,有218名10至17岁的ALWH的自杀行为流行率为21%,而未受艾滋病毒影响的邻居的自杀行为流行率为13%。在博茨瓦纳692名8至16岁儿童的横断面研究中,儿科症状检查表中父母报告的CMD症状与病毒学非抑制相关,尽管无法确定因果关系,因此需要更好地了解病毒学非抑制的风险因素,以便识别障碍并改善护理结果。本研究的目的是衡量津巴布韦患有CMD症状的ALWH中病毒学未抑制的流行率并确定其危险因素。 该研究表明具有CMD症状的ALWH在津巴布韦的病毒学抑制效果不佳,这可以通过告诉青少年他们的HIV状态来激励依从行为、强调病毒抑制的健康影响和依从性的相关积极社会/关系影响来改善。全球和国家指南建议向ALWH披露HIV状况,需要加强这些指南的实施,以支持青少年的心理健康并激励遵守行为。青少年还应了解向他人透露信息的潜在好处和后果,照料者可能会受益于如何向青少年透露他们是HIV阳性以及如何使公开成为持续的、重新讨论的对话的建议。 5.J Int Aids Soc:选择事件驱动的和每日HIV暴露前预防—来自男男性行为者的两个欧洲PrEP示范项目的数据 doi:10.1002/jia2.25768 使用富马酸替诺福韦二吡呋酯和恩曲他滨进行口服暴露前预防(PrEP)可有效预防人类免疫缺陷病毒(HIV),但前提是必须正确服用。在男男性行为者(MSM)中,可以每日或事件驱动地服用PrEP,而后者需要在性行为前2到24小时服用两片药,然后在最后一次性行为后48小时内每日服用一片。在这些方案之间进行选择可能会增加PrEP的摄取,尤其是在不愿意每日服用药物的个体中,此外,由于事件驱动PrEP(edPrEP)的使用者比日常使用者服用更少的药片,该方案可以在个人和人群水平上降低成本,提高成本效益。 ANRS IPERGAY试验证明了edPrEP的功效,因此WHO建议将edPrEP选项纳入MSM的PrEP计划中,然而全球大多数PrEP计划均未提供edPrEP,只有少数研究检查了edPrEP。为了使PrEP计划能够满足所有MSM的需求,需要更深入地了解选择edPrEP的人的特征,本研究的目的是评估方案的选择、方案之间的转换以及HIV和性传播感染(STIs)的发生率,使用来自参与两个PrEP示范项目Be-PrEP-aredand(比利时安特卫普)和AMPrEP(荷兰阿姆斯特丹)的MSM的汇集数据。 该研究发现有1/4的参与者在基线时选择了edPrEP,尽管在方案之间切换很常见,但使用edPrEP的参与者比例和第28个月时相似。PrEP计划应使个人能够根据自己的需要调整PrEP的使用,edPrEP使用者中衣原体和淋病的发病率较低可能表明可以考虑对这一组进行较少频率的STI检测,即使HCV和梅毒的IR相似,但需要进一步研究edPrEP用户的比例和特征以及最佳STI测试频率。 6.J Int Aids Soc:通过社区成人结核病接触者追踪干预来改进晚期艾滋病毒疾病的检测和管理 doi:10.1002/jia2.25775 尽管全球范围内扩大抗逆转录病毒治疗(ART)的可及性导致HIV发病率和AIDS死亡率下降,但在许多低收入和中等收入国家,仍有超过三分之一的HIV感染者(PLHIV)在继续接受晚期HIV疾病(AHD)的护理。患有AHD的人处于机会性感染(OI)、住院和死亡的高风险中,结核病(TB)和隐球菌病占这些艾滋病相关死亡的大部分。2017年,WHO发布了管理AHD的具体指南,为PLHIV提供“一揽子干预措施”,包括快速OI筛查、及时OI预防/治疗和加速ART启动。 2018年1月,Centro de Investigação em Saúde de Manhiça(CISM;Manhiça健康研究中心)与莫桑比克南部Manhiça区的国家结核病计划(NTP)官员合作,实施了一个名为Xpatial-TB的项目。该项目在该地区登记的所有新诊断出的结核病病例的成人和儿童接触者的风险分层中评估了一种新的基于社区的结核病活跃病例发现(TB-ACF)策略,作为Xpatial-TB研究的辅助,该研究嵌套了一项具有两个目标的研究:(1)评估通过Xpatial-TB确定的高危HIV阳性成人的AHD负担;(2)评估在患有AHD的PLHIV患者中实施世卫组织推荐的一揽子护理。 该研究揭示了莫桑比克农村地区AHD、TB和隐球菌病的高负担,并表明社区中的TB接触者追踪为TB-HIV计划提供了一个机会,通过识别AHD病例并提供给他们通过使用世卫组织推荐的一揽子护理来提高HIV患者的检测和存活率。在HIV阳性且无结核病的接触者中,当天开始ART是可能且安全的,其中死亡人数为零;这种基于为观点提供证据(POC)的干预证明了农村地区的AHD患者可以提供全面的护理。如果扩大规模,这一战略可能有助于降低撒哈拉以南非洲地区仍然令人无法接受的高艾滋病死亡率。 7.J Int Aids Soc:用于改善感染艾滋病毒的青少年和年轻人参与护理和健康以及行为结果的社会心理干预:系统评价和Meta分析 doi:10.1002/jia2.25741 青少年和年轻人在全球新感染病例中所占比例越来越大,尤其是在撒哈拉以南非洲地区,此外,全球青少年在实现检测、治疗和保留目标方面存在差距,所有这些对结束流行病都至关重要。社会心理干预是改善感染艾滋病毒的青少年和年轻人(AYPLHIV)参与护理和健康以及行为结果的一种潜在途径,包括心理、社会和/或行为方法,可能包括通过人际交往或信息手段提供的活动、技术或策略。这些干预措施可能基础广泛,针对与健康和福祉相关的多种结果,或者更有针对性并针对特定机制。心理社会干预的实施可以作为解决AYPLHIV潜在健康问题的平台,并且可能比个体治疗方案带来更大的收益,除了针对特定的社会心理问题外,源自心理健康实践的行为干预也可能有助于坚持抗逆转录病毒疗法(ART)。这些类型的干预措施已在一系列环境中实施,以提高对治疗的依从性、促进心理健康和福祉并减少性风险行为,然而,需要缺乏这些干预措施应用于AYPLHIV的证据和经验。本文调查了心理社会干预对改善AYPLHIV的护理和健康以及行为结果(包括临床HIV结果和性风险行为)的参与的有效性。 AYPLHIV的社会心理干预对ART(SMD=0.3907,95%CI:0.1059至0.6754,n=2647,极低质量证据)的依从性和病毒载量水平(SMD=-0.2607,95 CI:-04518至-0.0696,n=1566,极低质量证据)显示出重要的、小到中等的影响。对于ART的依从性,I2为80%,具有显着的异质性;对于病毒载量,异质性低于预先指定的阈值,为60%。保留护理(极低确定性证据)显示非显著结果,性风险行为(极低确定性证据)和性风险知识(低确定性证据)也是如此;病毒抑制和无法检测到的病毒载量结果的置信区间经过二分类并转换为优势比,范围很广,涵盖了不重要的益处以及大而重要的益处,这使得这些结果不如作为连续变量测量的病毒载量那样确定。所有这三个结果的质量证据都非常低,而ART知识具有高度确定性的统计显著性,但其效应大小与临床无关(SMD=0.1263,95%CI:0.1131至0.1395)。由于数据不足,Meta分析未包括与护理的联系和改善向成人服务的过渡。 该研究综合并Meta分析了随机对照试验,评估了社会心理干预对AYPLHIV参与护理以及健康和行为结果的影响。虽然越来越多的研究试图了解青少年参与HIV护理的驱动因素,以及改善该年龄组健康结果和减少性风险行为的有效模式,但我们的系统评价元分析代表了为证明心理社会干预措施的有效性以改善AYPLHIV的这些结果而迈出的重要一步。 8.J Int Aids Soc:对抗COVID-19大流行的个人健康行为:来自HIV社会行为科学的教训 doi:10.1002/jia2.25771 COVID-19在许多方面与HIV相似。社会行为科学在阐明个人参与已知有效的HIV预防和治疗工具的背景和因素方面至关重要,从而为正在进行的抗击COVID-19大流行的努力提供了重要的经验教训。不遵守有效的疾病缓解策略(例如用于HIV的避孕套和用于COVID-19的口罩)可部分归因于将舒适性、便利性和个人自主权置于公共卫生之上。虽然疫苗对于结束这两种流行病都至关重要,但它们的影响将取决于可用性和吸收率。 本文以社会行为科学理论为基础,描述了实现和支持坚持预防和治疗策略,包括采用疫苗的实际和成功的方法。关键的方法包括重新构建工具以增强动机、促进可信信息的集中来源、战略发展和与关键人群及其内部的信息传递(例如通过社交媒体),以及呼吁自我赋权、利他主义和知情决策,这样COVID-19疫苗的有效性将取决于我们在受影响最严重的社区中建立信任的能力。 HIV和COVID-19的缓解策略都需要接受和信任,同时还需要坚持推荐使用的能力,坚持对于最大限度地利用HIV预防和治疗工具的益处至关重要,同样对于对抗COVID-19也至关重要。本文提出了限制个人参与应对COVID-19的三个主要障碍,特别是当它们与口罩和身体距离有关时:舒适和便利、否认和错误的信息以及自主与公共卫生。 与HIV预防一样,减少SARS-CoV-2传播的措施需要采取行为并在经常对舒适性和便利性造成挑战的情况下实施,艾滋病流行早期的主要预防方法仅限于戴安全套和不共享注射药物。舒适和便利不是微不足道的概念,例如,避孕套可能会让人感到不舒服并会带来不信任,从而给性关系带来耻辱,并且安全套的使用需要男性的合作,而接受伙伴可能并不总是有能力获得这一点。 9.Lancet HIV:南非感染和未感染艾滋病毒的人群中抗SARS-CoV-2的ChAdOx1 nCoV-19(AZD1222)疫苗1B/2A期试验分析 doi:10.1016/S2352-3018(21)00157-0 相比于HIV阴性者,HIV感染者因严重的新冠病毒而住院时死亡的风险更高,该研究旨在评估南非HIV感染者和HIV阴性者中ChAdOx1 nCoV-19(AZD1222)疫苗的安全性和免疫原性。在这项正在进行的、双盲、安慰剂对照的1B/2A期试验(COV005)中,年龄在18-65岁的HIV感染者和无感染参与者在南非的7个地点进行登记并被随机分配(1:1)接受ChAdOx1 nCoV-19的增强方案,两次剂量间隔28天。HIV感染者的筛选标准为接受至少3个月的抗逆转录病毒治疗,血浆HIV病毒载量低于1000拷贝/mL。在这项中期分析中,对所有接受了至少一剂ChAdOx1 nCov-19的个体进行了安全性评估,分析了接受两剂疫苗干预且最初SARS-CoV-2血清为阴性的参与者。 该研究将104名HIV感染者(2020年8月17日至11月12日)和70名HIV阴性者(2020年6月24日至7月29日)纳入强化安全性和免疫原性试验中。一名HIV携带者和12名HIV阴性参与者进行了随机SARS-CoV-2 PCR检测结果呈阳性,故排除在所有分析之外,另一名HIV感染者和两名无基线血清学的HIV阴性参与者被排除在免疫原性分析之外。158名参与者中的35人(22%)以及102名HIV感染者中的32人(31%),在接受启动剂量的研究治疗之前存在SARS-CoV-2感染(RBD IgG阳性)。排除SARS-CoV-2 PCR检测阳性或血清学结果不可用的参与者后,56名HIV阴性参与者(28名疫苗接种者;28名安慰剂)和102名HIV感染者(52名疫苗接种者;50安慰剂)接受试验干预剂量。102名HIV感染者中的32人(31%)和56名HIV阴性参与者中的3人(5%)在随机试验中检测出SARS-CoV-2血清阳性(RBD-IgG阳性);这种差异可能是由于不同的登记日期造成的,因为前者是在第一波新冠病毒流行后登记的,因此更可能接触到SARS-CoV-2。在起始剂量和第42天(增强剂量后14天)之前,由于SARS-CoV-2 PCR检测呈阳性,另外5名HIV感染者和9名HIV阴性参与者被排除在进一步分析之外。由于之前未披露的精神病史,安慰剂组的另一名HIV阴性参与者退出了试验(两剂之间),三名HIV感染者(一名安慰剂,两名疫苗)错过了第42天的试验访问。 使用基于MLV的中和试验评估在第42天RBD血清阳性的HIV感染者的所有样本中针对Asp614Gly野生型的中和抗体活性。结果表明,在18名基线RBD血清阴性并接受疫苗的HIV感染者中,17人出现了中和反应,点估计GMT中和活性ID50 151.5(95%置信区间954.8–419.0)低于18名基线RBD血清阴性的HIV阴性参与者,ID50的中和活性为394.2(242.0–642.1)。 当今对于SARS COV-2变异的关注越来越多,而联合艾滋病病毒对细胞反应的分析至关重要,该研究结果表明ChAdOx1 nCoV-19具有良好的安全性和免疫原性,且HIV感染者先接触过SARS-CoV-2病毒Asp614Gly野生型可能会引起免疫反应增强,包括一些针对β变异的中和抗体活性也会有所保留。 10.Lancet HIV:南非HIV和结核病高发环境中与新冠病毒-19相关的住院死亡率因素研究 doi:10.1016/S2352-3018(21)00151-X 新冠病毒-19、非传染性疾病、HIV和结核病等慢性传染病之间的相互作用至今尚不清楚,特别是在非洲低收入和中等收入国家。南非15-49岁人群中的HIV流行率为19%,所有年龄段人群中的结核病流行率为0.7%。该研究利用南非具有全国代表性的医院监测系统,旨在调查与新冠病毒-19患者住院死亡率相关的因素。 在这项队列研究中,研究者使用了提交给DATCOV的数据,DATCOV是一个针对新冠肺炎-19入院的国家代表性的医院监测系统,用于监测2020年3月5日至2021年3月27日期间因实验室确诊的SARS-CoV-2感染而入院的患者。年龄、性别、种族或民族以及共病(高血压、糖尿病、慢性心脏病、慢性肺病和哮喘、慢性肾脏病、过去5年的恶性肿瘤、HIV、过去和现在的结核病)被认为是与新冠病毒-19相关住院死亡率的危险因素。新冠病毒-19住院死亡率定义为住院期间发生的与冠状病毒-19相关的死亡,不包括因其他原因或出院后发生的死亡;因此,仅包括已知住院结果(死亡或活着出院)的患者。该研究利用链式方程多重插补来解释缺失数据,并使用随机效应多变量逻辑回归模型来评估HIV状态和潜在共病对新冠病毒-19住院死亡率的作用。 这项研究证实,在南非,年龄以及性别、种族和共病是新冠病毒-19住院死亡率的最强预测因子。鉴于南非艾滋病和肺结核的高发病率,证明HIV和肺结核患者(特别是未接受抗逆转录病毒治疗的患者)的院内死亡率适度增加是很重要的。HIV携带者,特别是那些有额外合并症的人,将受益于新冠病毒-19预防计划,如疫苗优先顺序及早期转诊和治疗计划,包括优先考虑与HIV护理的联系和保留、ART坚持、病毒学抑制和随后的免疫恢复。公共部门、某些省份以及疫情高峰期病死率的增加,需要在发现需要资源和支持的地方进行进一步询问,以便在可能的病例死灰复燃之前提供支持。 查看详细>>

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8 2021年8月CRISPR/Cas最新研究进展 2021-08-31

基因组编辑技术CRISPR/Cas9被《科学》杂志列为2013年年度十大科技进展之一,受到人们的高度重视。2020年10月,德国马克斯-普朗克病原学研究所的Emmanuelle Charpentier博士以及美国加州大学伯克利分校的Jennifer A.Doudna博士因在CRISPR-Cas9基因编辑方面做了的贡献荣获2020年诺贝尔化学奖。 CRISPR是规律间隔性成簇短回文重复序列的简称,Cas是CRISPR相关蛋白的简称。CRISPR/Cas最初是在细菌体内发现的,是细菌用来识别和摧毁抗噬菌体和其他病原体入侵的防御系统。 2018年11月26日,中国科学家贺建奎声称世界上首批经过基因编辑的婴儿---一对双胞胎女性婴儿---在11月出生。他利用一种强大的基因编辑工具CRISPR-Cas9对这对双胞胎的一个基因进行修改,使得她们出生后就能够天然地抵抗HIV感染。这也是世界首例免疫艾滋病基因编辑婴儿。这条消息瞬间在国内外网站上迅速发酵,引发千层浪。有部分科学家支持贺建奎的研究,但是更多的是质疑,甚至是谴责。 即将过去的8月份,有哪些重大的CRISPR/Cas研究或发现呢?小编梳理了一下这个月生物谷报道的CRISPR/Cas研究方面的新闻,供大家阅读。 1.Science:重大进展!发现一种新型的切割RNA的III型CRISPR-Cas系统 doi:10.1126/science.abk2718 在一项新的研究中,荷兰代尔夫特理工大学的Stan Brouns博士及其研究团队发现了一种新型的可以切割RNA的III型CRISPR-Cas系统。这一发现预计将为基因研究和生物技术的新应用开发提供许多机会。相关研究结果于2021年8月26日在线发表在Science期刊上,论文标题为“The gRAMP CRISPR-Cas effector is an RNA endonuclease complexed with acaspase-like peptidase”。 在这项新的研究中,这些作者描述了来自Candidatus“Scalindua brodae”的III-E型效应物,称为Sb-GRAMP,它由一个具有几个III型结构域融合在一起的单个基因天然编码。这种效应物使用CRISPR RNA(crRNA)来引导靶RNA的识别,并在相隔6个核苷酸的两个确定的位置切割单链RNA。耐人寻味的是,Sb-GRAMP与caspase-like TPR-CHAT肽酶物理结合,形成Craspase(CRISPR引导的Caspase)复合物,从而提出了靶RNA诱导蛋白酶活性以获得病毒免疫的潜在机制。 Brouns说,“自2006年以来,我们一直试图了解CRISPR-Cas系统,并且不断发现CRISPR-Cas的新变体,可以用于重要的应用。例如,CRISPR-Cas9允许对细胞中的DNA进行非常精确的编辑。这在研究界掀起了一场真正的革命,例如在研究遗传性疾病方面。CRISPR-Cas系统也被证明是众所周知的PCR检测冠状病毒的一种令人关注的替代选择。我们如今发现的这种新的III型CRISPR-Cas系统不是在DNA上起作用,而是在RNA上起作用,这提供了一系列新的可能性。” 2.Nucleic Acids Res:利用I-F型CRISPR-Cas系统高效编辑超级细菌 doi:10.1093/nar/gkab521 在一项新的研究中,来自中国香港大学的研究人员开发出一种可转移的整合的基于I型CRISPR的平台,它可以有效地编辑铜绿假单胞菌的不同临床分离株,其中铜绿假单胞菌是能够感染多种组织和器官的超级细菌,是院内感染的主要来源。该技术可以加速识别多药耐药(MDR)病原体的耐药性决定因素,并开发新的抗耐药性策略。相关研究结果近期发表在Nucleic Acids Research期刊上,论文标题为“A transferrable and integrative type I-F Cascade for heterologous genome editing and transcription modulation”。论文通讯作者为香港大学理学院分子与细胞生物学研究部副教授Aixin Yan博士。 此前,Yan博士及其团队在临床多药耐药的铜绿假单胞菌菌株PA154197中发现了一种高度活跃的I-F型CRISPR-Cas系统,其中该菌株是从香港玛丽医院的一个血流感染病例中分离出来的。他们对这一CRISPR-Cas系统进行了表征,并在这种天然的I-F型CRISPR-Cas系统的基础上成功开发了适用于这种MDR分离株的基因组编辑方法。该方法使快速鉴定MDR临床分离株的耐药性决定因素和开发新的抗耐药性策略成为可能(Cell Reports,2019,29,1707-1717)。 为了克服将这种复杂的I型Cascade转移到异源宿主的障碍,在这项研究中,Yan团队将整个I-F型cas操纵子克隆到精通整合的载体mini-CTX中,并通过接合(一种自然界中常见的DNA转移方法)将它递送到异源宿主。mini-CTX载体能够将整个Cascade整合到异源宿主基因组中保守的attB基因座上,使它们能够容纳一种能够稳定表达和发挥作用的天然I-F型CRISPR-Cas系统。他们发现,与可转移的CRISPR/Cas9系统相比,转移的I-F型Cascade显示出明显更强的DNA干扰能力和更高的菌株稳定性,并可被用于基因组编辑,效率高(>80%)且简单,即通过一步转化单一编辑质粒即可实现。 3.Science:新技术可在体内快速进行大规模CRISPR筛选 doi:10.1126/science.abi8870 作为一种小型的快速生长的生物,斑马鱼与人类具有很多相同的基因。斑马鱼对许多生物学家来说很重要,因为他们发现斑马鱼非常适合研究一系列问题,从有机体如何发育到神经系统如何驱动行为。如今,在一项新的研究中,来自美国犹他大学、布莱根妇女医院、哈佛医学院和麻省总医院的研究人员开发出一种名为MIC-Drop的新技术,这种技术可使斑马鱼在大规模基因研究方面将变得更加强大。相关研究结果于2021年8月19日在线发表在Science期刊上,论文标题为“MIC-Drop:A platform for large-scale in vivo CRISPR screens”。论文通讯作者为犹他大学药理学与毒理学学系化学生物学家Randall Peterson博士。 MIC-Drop(Multiplexed Intermixed CRISPR Droplets,多重混合CRISPR液滴)通过将CRISPR系统的组分包装成微观的油包液滴来解决这个问题,这些油包液滴可以在不混合其内含物的情况下混合在一起。为了用MIC-Drop对许多基因进行筛选,Peterson团队首先构建出一个gRNA文库。每个gRNA与Cas9酶一起被包装在自己的液滴中。为了跟踪靶基因,每个油包液滴还包括一个识别其内含物的DNA条形码。 Peterson团队对油包液滴的化学成分进行了微调,以确保它们保持稳定和离散性,因此针对不同基因设计的油包液滴可以混合在一起并装入同一针头。在显微镜下,MIC-Drop使用者将单个油包液滴注射到斑马鱼胚胎中,然后转到下一个胚胎并注射下一个油包液滴。这个过程可以重复数百次,向每个胚胎提供一套CRISPR组分,因此在每个胚胎中,该系统都能灭活单个基因,然后这些作者监测对斑马鱼的潜在影响。 为了展示MIC-Drop的潜力,这些作者测试188个不同的斑马鱼基因在心脏发育中的潜在作用。在构建针对这些基因的gRNA并将CRISPR系统引入数百个斑马鱼胚胎后,他们发现有一些斑马鱼在成熟后出现了心脏缺陷。利用这些斑马鱼体内的DNA条形码,他们能够将这些缺陷追溯到13个不同基因的失活。由于斑马鱼和人类基因之间的相似性,这一发现可能指向人类心脏发育中以前未知的方面。 4.Mol Cell:利用CRISPR筛选技术或有望识别出治疗急性髓性白血病的新型药物靶点 doi:10.1016/j.molcel.2021.07.018 急性白血病的转化状态需要一定的基因调节程序,而这些程序主要涉及转录因子和染色质调节子。近日,一篇发表在国际杂志Molecular Cell上题为“ZMYND8-regulated IRF8 transcription axis is an acute myeloid leukemia dependency”的研究报告中,来自宾夕法尼亚大学等机构的科学家们通过研究发现,利用CRISPR筛选工具或能识别出一种治疗性靶点来治疗急性髓性白血病(AML),相比当前疗法而言,这或许有望给患者带来更少的副作用,这种名为ZMYND8的靶点或许并不是一种突变基因,而是一种表观遗传调节蛋白,癌细胞需要其来控制对癌细胞存活和生长非常关键的基因表达。 研究者Junwei Shi说道,如今我们已经发现,AML患者机体的癌细胞严重依赖于ZMYND8,而且多亏这种复杂的基于CRISPR的筛选方法,我们才能够确定具体的可作为药用的靶点。本文研究结果表明,提供抵御ZMYND8的药物抑制剂或能破坏AML易感基因调节回路,这或许是一个开发比当前治疗方法更好的精准医学化合物的机会,从而就能治疗血液癌症,而这恰恰是研究人员目前正在研究的领域。 文章中,研究人员利用CRISPR技术精确破坏了癌细胞中蛋白质的结构域功能,同时绘制出了其分子功能图谱,并对其修饰用于小鼠模型的研究,结果发现,抑制小鼠机体中ZMYND8的表观遗传阅读功能或能使得小鼠机体的肿瘤更小且生存率更高。此外,研究人员还发现了一种新型生物标志物,即来自AML细胞的基因IRF8的表达水平或表观遗传学状态,利用该生物标志物,研究人员就能预测癌细胞对ZMYND8抑制剂的敏感性。此外,研究者还利用在宾夕法尼亚大学医学院接受治疗的病人的血液样本验证了IRF8的高表达和IRF8增强子DNA元件的存在,从而就支持了其研究发现。 5.Nat Biomed Eng:重磅!科学家成功开发出了一种有望治疗阿尔兹海默病的新型全脑基因组编辑技术! doi:10.1038/s41551-021-00759-0 家族性阿尔兹海默病是由编码淀粉样β前体蛋白(app)的基因以及编码早老蛋白1(presenilin 1)和早老蛋白2(presenilin 2)的基因发生显性突变所引发,其病理学特征是在多个大脑区域中出现细胞外淀粉样斑块和细胞内的神经纤维缠结。近日,一篇发表在国际杂志Nature Biomedical Engineering上题为“Brain-wide Cas9-mediated cleavage of agene causing familial Alzheimer’s disease alleviates amyloid-related pathologies in mice”的研究报告中,来自中国香港科技大学等机构的科学家们通过研究利用全脑基因组编辑技术开发出了一种新技术,其或能减少遗传修饰的阿尔兹海默病小鼠模型机体的阿尔兹海默病病理学表现,这项先进的技术或许还具有巨大的潜力,来转化为一种新型的长效策略来治疗阿尔兹海默病患者。 这篇研究报告中,研究人员开发了一种新型的基因组编辑技术,其不仅能够跨越血脑品章,还能将优化的基因组编辑工具运输到整个大脑中,利用这种新设计的基因组编辑运输工具,这种新技术就能通过单一无创的静脉注射从而实现高效的全脑基因组编辑,而且这还能有效地破坏阿尔兹海默病小鼠模型中引起家族性阿尔兹海默病的突变,并能够改善整个大脑中阿尔兹海默病的疾病症状,同时还能为后期开发新型治疗性策略提供思路。 同时,研究人员还在小鼠模型中发现,在治疗后6个月(约为小鼠模型正常寿命的三分之一),小鼠模型机体中的淀粉样蛋白的水平仍然很低,淀粉样蛋白被认为是能驱动阿尔兹海默病患者的神经变性的一种特殊蛋白,这就表明,这种单次注射的基因组编辑策略或许具有持久的治疗性效果,更重要的是,截止到目前为止,其在小鼠机体中并未出现任何副作用。研究者说道,作为首次展示的高效的全脑基因组编辑来减缓整个大脑的阿尔兹海默病疾病症状,这或许的确是一项让人兴奋的研究结果,这项研究工作是利用基因组编辑技术来治疗遗传性大脑疾病的一个重要的里程碑,其有助于帮助开发针对遗传性神经变性疾病形式的精准医学技术。 6.Cell子刊:经过化学修饰的gRNA可将CRISPR-Cas13在人细胞中的靶向效率提高2至5倍 doi:10.1016/j.chembiol.2021.07.011 在一项新的研究中,美国纽约大学和纽约基因组中心的Neville Sanjana博士及其团队为靶向RNA而不是DNA的CRISPR系统开发出经过化学修饰的向导RNA(gRNA),这是拓展基因修饰及其表达水平的最新努力。这些经过化学修饰的gRNA极大地增强了在人类细胞中靶向---追踪、编辑和/或敲降(knockdown)---RNA的能力。相关研究结果于2021年8月2日在线发表在Cell Chemical Biology期刊上,论文标题为“Chemically modified guide RNAs enhance CRISPR-Cas13 knockdown in human cells”。 在这项新的研究中,这些作者探索了一系列不同的经过修饰的gRNA,并详细说明了相比于未经过化学修饰的gRNA,经过化学修饰的gRNA如何将CRISPR-Cas13系统的靶向效率提高2至5倍。他们还发现,优化的化学修饰将CRISPR-Cas13的靶向活性从48小时延长到4天。他们与来自Synthego公司和新英格兰生物实验室(New England BioLabs)的科学家们合作,形成了一个具有酶纯化和RNA化学专业知识的多样化研究团队。为了应用这些优化的化学修饰,他们靶向来自健康供者的人类T细胞中的细胞表面受体和RNA病毒SARS-CoV-2的所有已知变体都具有的基因序列的“通用”片段。 Sanjana实验室之前的研究概述了针对CRISPR-Cas13的最佳gRNA设计原则,并于2020年3月发表在Nature Biotechnology期刊上(Nature Biotechnology,2021,doi:10.1038/s41587-020-0456-9)。在此基础上,这些作者在这项新的研究中系统地应用和测试了多种化学修饰。例如,他们发现,在人类细胞系中,在gRNA中添加三个用不同类型的化学键相互连接的碱基(硫代磷酸修饰)对RNA靶标的敲降能力延长了数天。在原代T细胞中,这种硫代磷酸修饰将CD46(一种参与免疫系统调节的受体)的表达敲降了60%~65%,而在使用未经过修饰的gRNA时仅将CD46表达敲降了40%~45%。 这些作者还发现,某些甲基化和反向终止修饰(inverted terminator modification)也能提高Cas13的活性。对于所有的化学修饰而言,受到修饰的RNA碱基所在的位置也很关键。当放置不正确时,这些修饰导致gRNA不能发挥作用。论文共同第一作者、Sanjana实验室博士后研究员Hans-Hermann Wessels说,“我们希望这些针对CRISPR-Cas13的经过化学修饰的gRNA的有效性和稳定性的提高将有助于为靶向RNA的CRISPR酶在原代细胞中的使用铺平道路。” 7.Nat Chem Biol:使用两种CRISPR酶,无需扩增,就可在20分钟内高灵敏地检测SARS-CoV-2 doi:10.1038/s41589-021-00842-2 频繁、快速地检测COVID-19对于控制疫情的蔓延至关重要,尤其是在出现新的、更具传播性的SARS-CoV-2病毒变体时。虽然如今金标准的COVID-19诊断测试使用qRT-PCR---定量逆转录聚合酶链式反应---非常敏感,可以检测到每微升一个RNA拷贝,但它需要专门的设备、几个小时的运行时间和一个集中的实验室设施。因此,测试通常需要至少一到两天的时间。 在一项新的研究中,由美国加州大学伯克利分校的Jennifer Doudna、David Savage和Patrick Hsu领导的一个研究团队开发出一种比qRT-PCR更快速、更容易部署的诊断测试方法。它如今结合了两种不同类型的CRISPR酶,以构建一种可以在不到一小时内检测出少量病毒RNA的测试方法。相关研究结果于2021年8月5日在线发表在Nature Chemical Biology期刊上,论文标题为“Accelerated RNA detection using tandem CRISPR nucleases”。虽然这种新技术还没有达到与qRT-PCR的灵敏度---可以检测到每微升液体中仅有的几个病毒拷贝---相媲美的阶段,但它能够检测到的病毒RNA水平---大约每微升液体30个病毒拷贝---足以用于监测人群和限制感染的传播。 Savage说,“鉴于这种测试方法足够方便和快速,你不需要PCR的灵敏度,就能在社区中基本捕捉和诊断COVID-19。我们希望将生物化学尽可能地推进到你可以想象一种非常方便的形式,在一个环境中,你可以每天接受测试,比如说,在上班的入口处。” 8.eLife:利用CRISPR-Cas9进行起始密码子中断有望治疗富克斯角膜营养不良 doi:10.7554/eLife.55637 在一项新的研究中,来自美国俄勒冈大学、弗吉尼亚大学、犹他大学、马萨诸塞大学医学院和约翰霍普金斯大学的研究人员使用CRISPR-Cas9基因编辑技术中断起始密码子,以阻止小鼠的富克斯角膜营养不良(Fuchs'corneal dystrophy)。这是首次证明使用这种称为起始密码子中断(start codon disruption)的技术来治疗有丝分裂后组织所患的遗传疾病,并有潜力通过取代角膜移植的需求而引发富克斯角膜营养不良治疗变革。它还可能导致针对其他遗传疾病甚至影响非生殖细胞的疾病的新疗法。相关研究结果近期发表在eLife期刊上,论文标题为“Start codon disruption with CRISPR/Cas9 prevents murine Fuchs’endothelial corneal dystrophy”。论文通讯作者为俄勒冈大学的Balamurali Ambati教授。 论文第一作者、Ambati实验室研究员Hironori Uehara开发了一种创新手段,通过靶向COL8A2基因的起始密码子来阻断它的表达。起始密码子是蛋白质合成的起始位点。破坏起始密码子可导致蛋白质表达的终止。靶向其他位点也可以通过移码终止蛋白质的表达,但它可能诱发其他不需要的蛋白质表达。位于起始密码子下游越远的密码子,发生错义突变的风险越大,有可能产生活性未知的突变蛋白。 这些作者通过将编码酿脓链球菌Cas9(SpCas9)和向导RNA(gRNA)的腺病毒注射到直接面对角膜内皮细胞的小鼠眼睛前房进行治疗。在检查这种治疗的安全性的研究中,他们确定周围组织没有受到基因治疗的影响。他们研究了其他的非靶基因,以确保它们没有受到影响,并确定最大耐受剂量对视网膜、虹膜和眼睛的其他部分是安全的。 这些作者发现,他们的方法不仅可以保留角膜内皮细胞的密度和结构,而且还可以拯救它们的功能。在诱发肿胀的功能拯救试验中,他们对角膜有了一些令人惊讶的发现。在角膜上加水并没有像科学家们预期的那样诱发肿胀。相反,他们确定肿胀是由眼房水通过角膜内皮(角膜的背面)进入角膜而诱发的,因此,在摘除上皮后角膜表面的高渗溶液挑战导致了最大的角膜肿胀。 9.Science子刊:在家就可快速准确地检测唾液中的新冠病毒及其变体 doi:10.1126/sciadv.abh2944 如今,在一项新的研究中,来自美国哈佛大学威斯生物启发工程研究所、麻省理工学院和波士顿地区几家医院的研究人员开发出一种廉价的、基于CRISPR的诊断测试,允许用户在家里使用唾液样品对自己进行SARS-CoV-2及其多种病毒变体的测试,而不需要额外的仪器。相关研究结果发表在2021年8月6日的Science Advances期刊上,论文标题为“Minimally instrumented SHERLOCK(miSHERLOCK)for CRISPR-based point-of-care diagnosis of SARS-CoV-2 and emerging variants”。 这种称为Minimally Instrumented SHERLOCK(miSHERLOCK)的诊断设备易于使用,提供的结果可在一小时内由配套的智能手机应用程序读取和验证。它在实验中成功区分了SARS-CoV-2的三种不同变体,并且可以迅速重新配置以检测更多的变体,如Delta变体。该设备可以用三维打印机和常见的部件组装,价格约为15美元,重复使用这些部件使单个检测的成本降至6美元。 论文共同第一作者、哈佛大学威斯生物启发工程研究所和麻省理工学院的博士后研究员Helena de Puig说,“miSHERLOCK消除了将患者样品运送到集中测试地点的需要,并大大简化了样品制备步骤,使患者和医生能更快、更准确地了解个人和社区的健康状况,这在不断发展的大流行病中至关重要。” 10.Science:重大进展!CRISPR先驱张锋利用人类蛋白质开发出新型mRNA递送平台,助推基因疗法开发 doi:10.1126/science.abg6155 在一项新的研究中,来自美国麻省理工学院、麦戈文脑科学硏究所、霍华德-休斯医学研究所和布罗德研究所的研究人员开发出一种向细胞递送分子药物的平台。该平台被称为SEND,可以经编程后封装和递送不同的RNA货物。SEND利用体内的天然蛋白质形成类似病毒的颗粒并结合RNA,而且它可能比其他递送方式引起的免疫反应更少。相关研究结果发表在2021年8月20日的Science期刊上,论文标题为“Mammalian retrovirus-like protein PEG10 packages its own mRNA and can be pseudotyped for mRNA delivery”。 这种新的递送平台在细胞模型中有效地发挥作用,并且随着进一步的开发,可能为广泛的分子药物---包括那些用于基因编辑和基因替换的分子药物---开辟一类新的递送方法。针对分子药物的现有递送工具可能效率低下,并随机整合到宿主细胞的基因组中,而且有些可能刺激不必要的免疫反应。SEND有希望克服这些限制,这可能为部署分子药物开辟新的机会。 在这篇新的论文中,张锋及其研究团队描述了SEND(Selective Endogenous eNcapsidation for cellular Delivery,选择性内源性封装用于细胞递送)如何利用人类细胞制造的分子。SEND的中心是一种叫做PEG10的蛋白质,它通常与自身的mRNA结合,并在其周围形成球形的保护囊。在他们的研究中,他们设计了PEG10来选择性地包装和递送其他RNA。他们利用SEND将CRISPR-Cas9基因编辑系统递送给小鼠细胞和人类细胞,以编辑靶基因。 为了开发SEND技术,张锋团队确定了编码PEG10的mRNA中的分子序列,或者说“信号”,PEG10识别该信号并用于包装它自身的mRNA。然后,他们利用这些信号对PEG10 mRNA和其他RNA货物进行设计,使PEG10能够选择性地包装这些RNA。接下来,他们用额外的称为fusogen的蛋白质装饰PEG10保护囊,其中fusogen在细胞表面上发现,帮助细胞融合在一起。 通过设计PEG10保护囊上的fusogen,张锋团队应该能够将PEG10保护囊靶向特定类型的细胞、组织或器官。作为实现这一目标的第一步,他们使用了两种不同的fusogen,包括在人体中发现的一种,以实现SEND货物的递送。Zhang说,“通过混合和匹配SEND平台中的不同成分,我们相信它将为开发不同疾病的治疗方法提供一种模块化平台。” 查看详细>>

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9 科学家们在疟疾研究领域取得的重要成果! 2021-08-27

疟疾(Malaria)是一种由疟原虫所引起的蚊媒传染病,能够感染人类或其他动物,其症状多在受感染的蚊子叮咬后的10-15天发作。在疟疾流行地区,大多数的感染都无症状的(25%-75%)。据联合国网站消息,世卫组织最新发布的《世界疟疾报告》显示,自2000年以来,世界在减少疟疾病例和死亡总数方面取得了显著进展,但疟疾死亡人数仍然居高不下。每两分钟就有一名儿童死于这种可防可治的疾病,每年报告的新发病例超过2亿。 本文中,小编对近年来科学家们在疟疾研究领域取得的重要研究成果进行整理,分享给大家! 【1】Sci Transl Med:新发现!机体中的第二大抗体IgA或有望帮助抵御人类疟疾! doi:10.1126/scitranslmed.abg2344 免疫球蛋白A(IgA)抗体在抵御粘膜病原体方面扮演着关键角色,然而,尽管在血液中仅次于IgG,但其在机体对非粘膜病原体(比如恶性疟原虫)的免疫力中所扮演的角色,目前还并未被研究人员清楚阐明。近日,一篇发表在国际杂志Science Translational Medicine上题为“Functional human IgA targets aconserved site on malaria sporozoites”的研究报告中,来自美国国家过敏和传染病研究所等机构的科学家们通过研究提出了关于疟疾和人类抗体IgA的新见解,IgA能针对疟原虫并靶向对其发挥杀灭作用;在此之前,研究人员并未发现IgA抗体与机体抵御疟原虫感染的防御力之间的关联。 研究人员对来自西非马里的人群进行研究后发现,这些人群机体中由于具有IgA抗体的活性而能有效抵御疟疾的侵袭。疟疾是由四种疟原虫所引发的一种疾病,即间日疟原虫,恶性疟原虫,卵形疟原虫及三日疟原虫四种;据世界卫生组织数据显示,这种疟原虫会损伤机体红细胞,进而诱发关节疼痛、发烧、溶血性贫血和尿中血红蛋白增加等。疟原虫是一种原生动物,其由雌性按蚊所传播,即按蚊在叮咬动物时将疟原虫转移到被咬者的血液中,最新研究的重点则是恶性疟原虫引发的疟疾,因为其与人群的发病率和死亡率升高密切相关。 研究者发现,当将来自马里人群机体的IgA抗体注射到实验室中感染疟原虫的小鼠机体后,IgA就会减少动物机体中疟原虫增殖的数量;从抵御疟原虫感染的个体中,研究人员分离出了能减少小鼠机体肝脏疟原虫负担的IgA单克隆抗体;随后他们强调,一种被称之为MAD2-6的IgA抗体能将自身吸附到恶性疟原虫环子孢子表面蛋白(CSP)氨基末端的一个高度保守的表位上,CSP蛋白是疟原虫表面的主要蛋白,其能帮助中和原生动物。 【2】Sci Transl Med:新型单剂量抗疟疾化合物或能有效治疗疟疾并抵御疟原虫的耐药性 doi:10.1126/scitranslmed.abg6013 恶性疟原虫对一线抗疟疾药物耐药性的出现和扩散使得识别并开发潜在的具有独特作用方式的强效临床前候选药物成为当务之急;近日,一篇发表在国际杂志Science Translational Medicine上题为“The antimalarial MMV688533 provides potential for single-dose cures with ahigh barrier to Plasmodium falciparum parasite resistance”的研究报告中,来自哥伦比亚大学Irving医学中心等机构的科学家们通过研究发现了一种小分子化合物或能有效治疗患疟疾的小鼠,研究人员表示,迄今为止的测试研究表明,疟疾感染背后的寄生虫(恶性疟原虫)也很难对这种新型化合物产生抗药性。 研究者指出,由于全球科学家们的不断努力,2000年至2015年间,因疟疾导致的人群感染和死亡数量发生了大幅下降,但自2016年以来,由于引发疟疾的寄生虫对杀灭其的药物产生了一定的耐药性,所以疟疾的感染率逐渐趋于平稳,这就促使研究人员开始考虑通过其它机制来杀灭寄生虫的抗疟疾药物。这篇研究报告中,研究人员采取了不同于常规筛选方法的策略,他们重点关注了目前由制药商所生产的少数化合物,具体而言,他们筛选出了赛诺菲生产的800种化合物,这些化合物已知对人类靶向会发挥作用,比如癌变肿瘤细胞,研究人员之所以选择这种方法,因为他们假设,其中一种或多种化合物能靶向作用疟疾寄生虫所需要攻击的细胞。 随后研究人员进行了详尽的筛选过程,主要包括将疟疾寄生虫暴露于他们所纳入研究的每一种化合物中,随后观察寄生虫是否会被特定的化合物杀死,最后研究人员发现了一种名为MMV688533的化合物,其能有效杀灭疟原虫;研究人员对这种化合物进行了相关的修饰,使其能更加易于溶解,并能作为单剂量药片被引入从而进入肠道中发挥作用。 【3】Nature:新型疟疾疫苗或能给人群带来强大且持久的保护力 doi:10.1038/s41586-021-03684-z 如今,全球疟疾发病率的下降已经停止,这或许就强调我们需要开发出能诱导持久杀菌免疫力的疫苗。近日,一篇发表在国际杂志Nature上题为“Two chemoattenuated PfSPZ malaria vaccines induce sterile hepatic immunity”的研究报告中,来自制药公司葛兰素史克等机构的科学家们通过研究开发出了能够提供强大持久保护力的新型疟疾疫苗。 研究者表示,利用这种新型候选疟疾疫苗在美国进行的两项1期临床试验结果发现,当志愿者后来接触到会致病的疟原虫时,这种方案就能提供前所未有高水平持久保护力。这种新型疫苗将一种活的寄生虫与两种广泛使用的抗疟疾药物相结合,即称为化学预防接种疫苗(CVac,chemoprophylaxis vaccination),目前研究人员正在马里(一个疟疾流行的国家)进行该疫苗的2期临床试验。如果这种疫苗策略在该地区被证明是成功的,那么化学预防疫苗或许就能潜在扭转全球疟疾防治停滞不前的趋势,目前并没有疫苗广泛用于蚊媒疾病的预防。 被称之为PfSPZ的Sanaria疫苗由孢子体组成,而孢子体是通过蚊虫叮咬传播给人体的寄生虫形式,孢子体会通过血液到达肝脏进而引发感染。在Cvac试验中,健康的成年志愿者在接受PfSPZ疫苗的同时还接受了一种能杀灭肝脏阶段寄生虫的药物乙胺嘧啶(pyrimethamine)或杀灭血液阶段寄生虫的药物氯喹。三个月后,在精心控制的条件下,志愿者被暴露于与疫苗中相同的非洲疟原虫毒株(同源性的挑战)或变异的南美寄生虫(异源性的挑战),后者是在遗传上与疫苗毒株的距离比数百个非洲寄生虫更远,这两种情况下的接触都是通过接种到静脉血中来进行的,而这将会感染所有未接种疫苗的群体。 【4】Sci Rep:单克隆抗体可有效治疗疟疾 doi:10.1038/s41598-021-84622-x 近日,杜克大学合作的沃尔特-里德陆军研究所的科学家们已经证实,单克隆抗体可以成为全球抗击疟疾的有效工具。由WRAIR结构疫苗实验室负责人Sheetij Dutta博士领导的这项研究表明,CIS43的单克隆抗体在实验室中显示出最优的抗疟疾效果。该分析测量了疟原虫感染人肝细胞的能力,而另一种单克隆抗体317在小鼠感染模型中显示出最佳活性。Dutta补充说:“mAbs检测结果的差异可能反映了疟疾蛋白上的不同位点,可用于开发改良的疫苗。”相关研究结果发表在Scientific Reports杂志上。 尽管进行了数十年的疟疾疫苗研究,但目前的候选疫苗在非洲几个国家进行的试验中显示出较低的功效。现在,来自世界各地的许多研究人员将注意力集中在使用抗寄生虫的环孢子蛋白的单克隆抗体上。与疫苗不同,后者的保护反应可能需要多次剂量并需要数月的时间才能开发出来,单抗可以在单次注射剂量给药后立即提供数月的保护,并且只需开发新药的一小部分成本就可以开发得到。 【5】PNAS:开发出超灵敏的SHERLOCK疟疾测试方法 doi:10.1073/pnas.2010196117 在一项新的研究中,Pollock及其同事们开发出一种可现场应用的超灵敏诊断测试方法,可特异性地检测有症状和无症状疟疾患者体内所有疟原虫物种的DNA序列。这种新的疟疾诊断方法将优化的10分钟快速样品制备方案与基于CRISPR的SHERLOCK系统相结合,在简单的报告装置中,再过60分钟就能实现高度特异性和灵敏度的疟原虫检测。相关研究结果近期发表在PNAS期刊上,论文标题为“Ultrasensitive CRISPR-based diagnostic for field-applicable detection of Plasmodium species in symptomatic and asymptomatic malaria”。 论文通讯作者、哈佛医学院怀斯生物启发工程研究所创始核心成员James Collins博士说,“这种可用于现场的SHERLOCK疟疾检测方法超越了世界卫生组织设定的理想测试方法的灵敏度和特异性要求,可用于检测所有主要疟原虫物种的无症状携带者中的低密度疟原虫。它的高度精简的设计可以为目前消除疟疾道路上的诊断瓶颈提供一种可行的解决方案,以便更广泛地实现低资源环境下的疟疾监测。” 这些研究人员证实他们的经过改造的SHERLOCK(Specific High-sensitivity Enzymatic Reporter unLOCKing)测试方法能够检测到每微升血液中少于2个疟原虫,这是世界卫生组织建议的在流行地区具有广泛实用性的测试方法的“检测极限(limit of detection,LOD)”。通过分析含有恶性疟原虫和间日疟原虫物种的临床样本,他们能够以100%的灵敏度、100%的特异性识别出真正的阳性样本,并在真正的阴性样本中正确识别出缺少某种疟原虫物种的样本,从而显示出这种测试方法的临床潜力。接近100%的灵敏度和特异性是诊断测试方法在实际测试中使用的关键特性。此外,所设计的这种测试方法还可以确定经常发生突变的恶性疟原虫虫株的存在,这些虫株因发生突变而失去了HRP2抗原,因而逃避了常规快速诊断测试方法的检测。 【6】Nat Commun:科学家有望开发出治疗疟疾的新型疗法 doi:10.1038/s41467-020-17781-6 近日,一项刊登在国际杂志Nature Communications上的研究报告中,来自澳大利亚国立大学等机构的科学家们通过研究开发了一种新型疗法来治疗对药物耐受的疟疾,同时这种药物还能增强当前药物的治疗效力。疟疾是由疟原虫引发,主要通过被感染的蚊子叮咬来传播给人类,研究者表示,目前疟原虫正在不断进化地对当前药物产生一定的耐药,而这对于有效控制和消除疟疾或许是一项重大威胁,文章中,研究人员重点对一种名为PfCRT的蛋白质进行研究,其对于疟原虫多重耐药性的产生至关重要,同时其还是一种潜在的新型药物靶点。 研究者Martin说道,近20年来,来自全球的科学家们都在深入研究尝试理解PfCRT蛋白的功能,以及为何其对于疟原虫的生存至关重要,如今我们成功回答了上述一系列问题;如今研究人员确实需要识别出治疗疟疾的新型药物靶点,同时还需要深入研究疟原虫的生物学特性以及其体内负责产生多重耐药性的特殊蛋白,而对PfCRT蛋白的研究或许就能实现上述目标。 研究者表示,PfCRT蛋白能被药物抑制,这就表明,PfCRT的天然功能或许是一种能用作药物开发的潜在靶点,同时还有望帮助开发开发新型疗法,阐明PfCRT蛋白的功能或能帮助研究者开发有效阻断该蛋白功能从而抑制疟疾传播扩散的新型疗法。除了能直接杀灭疟原虫外,这些靶向性药物还能用于联合治疗,从而消除PfCRT蛋白所诱发的多重耐药,并且恢复现有药物的活性。 【7】Nature:揭示药物互作机制有望开发出新型抗疟疾疗法 doi:10.1038/s41586-019-1918-4 结晶过程(crystallization)是药物开发、石化加工和其它工业活动的核心,但科学家们表示,目前他们仍在研究警惕形成和溶解过程中复杂的相互作用,近日,一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中,来自休斯顿大学等机构的科学家们通过研究首次在分子水平下阐明,当两种抑制晶体形成的化合物结合时会发生什么状况,比如抗疟疾药物等。 研究者Jeffrey Rimer表示,你可能会认为使用两种以不同方式攻击结晶的药物会产生协同效应,或者至少是附加作用,但实际上,这两种药物就能够相互抵抗;对抗合作(antagonistic cooperation)意味着,两种药物联合使用的效果比单独使用差,文章中,研究人员希望能够设计出有效的疟疾疗法,当研究者对分子进行修饰后,他们发现,分子结构上的一个小变化就能够极大地改变其功能。 疟疾是一种蚊媒性疾病,2017年435,000人因感染疟疾而死亡,其是一种由寄生虫所引起的疾病,疟疾会消耗机体中的血红蛋白,并留下一种称之为血红素的化合物,而寄生虫会将这种化合物隔离在经体内,抗疟疾疗法就是通过抑制警惕的形成,释放血红素来攻击寄生虫。这项研究中,研究人员在四种抗疟疾药物的情况下对血红素晶体的形成进行了研究,这四种药物包括氯喹、奎宁、甲氟喹和阿莫地喹。 【8】Nature:靶向蛋白SAP2可恢复蚊子对拟除虫菊酯类杀虫剂的敏感性,有助遏制疟疾蔓延 doi:10.1038/s41586-019-1864-1 在一项新的研究中,来自英国利物浦热带医学院的研究人员发现了携带疟原虫的蚊子对杀虫剂产生抗药性的一种全新机制。他们在研究西非的两种主要的疟疾传播媒介---冈比亚按蚊(Anopheles gambiae)和Anopheles coluzzii(另一种按蚊)---后,发现位于蚊子腿上的一个特定的结合蛋白家族在杀虫剂抗药性的蚊子种群中高度表达。相关研究结果近期发表在Nature期刊上,论文标题为“A sensory appendage protein protects malaria vectors from pyrethroids”。 论文第一作者Victoria Ingham博士解释道,“我们发现了一种全新的杀虫剂抗药性机制,我们认为这是导致蚊帐功效低于预期的原因。当蚊子在蚊帐上停留时,这种位于蚊子腿上的结合蛋白与杀虫剂直接接触,这使得它成为极好的潜在靶标,用于在未来开发添加到蚊帐中的添加剂以便克服这种强效的抗药性机制。” 在研究了这两种按蚊后,这些研究人员发现结合蛋白SAP2在杀虫剂抗药性蚊子种群中升高,并在与所有蚊帐上使用的一类杀虫剂---拟除虫菊酯(pyrethroids)---接触后会进一步升高。他们发现当通过部分沉默编码这种蛋白的基因让它的表达水平下降时,蚊子对拟除虫菊酯的敏感性就可得以恢复。相反,当这种蛋白以高水平表达时,之前对拟除虫菊酯敏感的蚊子对这类杀虫剂产生抗药性。 【9】Science:重大突破!根治疟疾有戏!选择性抑制PfCLK3蛋白可杀死处于各个发育阶段的疟原虫 doi:10.1126/science.aau1682 在一项新的研究中,来自苏格兰格拉斯哥大学等研究机构的研究人员取得突破性进展,他们揭示出一种称为TCMDC-135051的新药可能阻止疟疾传播,并且也可能治疗感染着这种致命性寄生虫病的人。这些研究结果为全球抗击疟疾的斗争提供了新的希望。相关研究结果发表在2019年8月30日的Science期刊上,论文标题为“Validation of the protein kinase PfCLK3 as amultistage cross-species malarial drug target”。 疟疾是一种由蚊子传播的传染病,目前影响着2亿多人,每年造成近50万人死亡,其中大多数是儿童。疟疾是由疟原虫引起的,它通过蚊子叮咬感染人类。在感染后,这种疟原虫在肝脏和血液的红细胞中生长。它们也可以在血液中发生变化而呈现出雄性和雌性形式,当蚊子叮咬叮咬并从感染者身上吸取血液时,就会再次感染这些蚊子。 在Tobin教授的领导下,这些研究人员发现一种能够在疟原虫生命周期的全部三个阶段---肝脏阶段、红细胞阶段和配子体发育阶段(亦即性发育阶段)---杀死疟原虫并且阻止疟原虫性发育的药物。这种新药通过阻止一种称为PfCLK3的必需蛋白的活性起作用,其中这种蛋白控制参与保持疟原虫存活的其他蛋白的产生/活性。通过阻断这种蛋白的活性,这种药物就可以有效地杀死疟原虫,这不仅可以防止它扩散,而且还可以治疗疟疾患者。 【10】Cell:科学家鉴别出人类机体的保护性抗体有望帮助开发新型有效的抗疟疾疫苗 doi:10.1016/j.cell.2019.05.025 近日,一项刊登在国际杂志Cell上的研究报告中,来自牛津大学等机构的科学家们通过研究鉴别出了一种人类抗体,其或能抑制疟原虫进入血细胞中,相关研究或有望帮助开发出新型高效的疟疾疫苗。 研究者Simon Draper教授说道,当被携带疟原虫的蚊子叮咬后,疟原虫首先会进入人类肝脏组织,随后就会移动到血液中,在宿主机体血液中疟原虫会每隔48小时复制10次,而这是引发感染的血液阶段,随后其就会让感染者致病,且有可能是致命性的。疟原虫携带一种名为RH5的蛋白质,其必须结合到血细胞中名为基础免疫球蛋白(basic immunoglobulin,basigin)的人类蛋白上才能够对宿主进行感染,这项研究中,研究者阐明了哪种人类抗体能够有效阻断RH5与basigin的结合,从而阻断疟原虫通过血液来扩散。 截至目前为止,研究人员并不清楚给人类志愿者接种疫苗能够产生哪类特异性抗体,从而能够有效阻断RH5与红细胞进行结合,当某个人被接种疫苗时,其机体就会产生不同类型的抗体来抵御相同的RH5靶点,因此理解哪类特殊抗体能够有效抵御疟疾就显得尤为重要了。本文研究的另一个关键点就是,研究者鉴别出了一种新型抗体,其能通过减缓RH5与红细胞的结合速度来发挥作用,疟原虫依然能够入侵宿主,但这种抗体能够有效减缓这种入侵作用,这或许就使得阻断RH5的抗体有更多的时间来发挥作用,从而使其变得更加有效,这或许是一个令人非常激动的新发现,因为研究结果表明,无法阻止疟原虫进入红细胞的抗体或许依然能够发挥作用,因为其能通过制造更具潜力的保护性抗体来发挥作用。 查看详细>>

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10 2021年7月HIV研究亮点进展 2021-08-01

人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus,HIV),即艾滋病(AIDS,获得性免疫缺陷综合征)病毒,是造成人类免疫系统缺陷的一种病毒。1983年,HIV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。HIV通过破坏人体的T淋巴细胞,进而阻断细胞免疫和体液免疫过程,导致免疫系统瘫痪,从而致使各种疾病在人体内蔓延,最终导致艾滋病。由于HIV的变异极其迅速,难以生产特异性疫苗,至今无有效治疗方法,对人类健康造成极大威胁。 自上世纪八十年代以来,艾滋病的流行已经夺去超过3400万人的生命。据世界卫生组织(WHO)统计,据估计,2017年,全世界有3690万人感染上HIV,其中仅59%的HIV感染者接受抗逆转录病毒疗法(ART)治疗。目前为止HIV仍然是全球最大的公共卫生挑战之一,因此急需深入研究HIV的功能,以帮助研究人员开发出可以有效对抗这种疾病的新疗法。为阻止病毒大量复制对免疫系统造成损害,HIV感染者需要每天甚至终身服用ART。虽然服用ART已被证明能有效抑制艾滋病发作,但这类药物价格昂贵、耗时耗力且副作用严重。人们急需找到治愈HIV感染的方法。 即将过去的7月份,有哪些重大的HIV研究或发现呢? 1.Science子刊:治愈HIV仍旧道阻且长!临床试验发现TLR7激动剂仅适度延迟停止ART治疗后的HIV病毒反弹 doi:10.1126/scitranslmed.abg3071 尽管多年来已经批准了许多抗逆转录病毒药物(ART),但新的策略正在开发之中,理论上可以给予HIV致命一击。医学研究人员正在探索基因疗法作为一种潜在的HIV治愈方法的可能性。其他团队正在研究CAR-T细胞疗法,这是一种免疫疗法,已经证明对某些形式的癌症有效。CAR-T细胞疗法包括从患者的血液中提取T细胞,然后在实验室中对它们进行修饰,使之识别和摧毁HIV感染的细胞。 但仍有其他努力,一项新的概念验证临床试验可能为进一步探究一种实验性免疫增强化合物铺平道路,该化合物与常规ART药物的组合使用已接受过测试。这种实验性化合物---维沙莫德(vesatolimod)---激活了先天免疫系统和获得性免疫系统的组成部分,对HIV施加了额外的压力。维沙莫德在攻击HIV的过程中,基本上调集了一支由多样化的免疫系统战士组成的军队。相关研究结果发表在2021年7月23日的Science Translational Medicine期刊上,论文标题为“The TLR7 agonist vesatolimod induced amodest delay in viral rebound in HIV controllers after cessation of antiretroviral therapy”。 在这篇论文中,吉利德科学公司的研究人员和来自美国几家领先研究中心的合作者们描述了他们对维沙莫德的小型1b期临床研究。这种实验性化合物通过提高先天免疫系统的关键组成部分而发挥作用:干扰素,即干扰病毒以阻止其复制的蛋白质;自然杀伤细胞。该化合物还参与T细胞激活。 论文第一作者、吉利德科学公司的Devi SenGupta博士写道,“与安慰剂相比,维沙莫德与干扰素信号、自然杀伤细胞和T细胞激活的增加有关,并且与携带完整HIV基因组的细胞的频率下降有关。在ART治疗中断后,维沙莫德还引起了病毒反弹时间的适度增加。” 2.Nature子刊:抗α4β7单克隆抗体治疗可有效减少HIV传播 doi:10.1038/s41392-021-00582-8 肠道相关淋巴组织(GALT)是HIV-1病毒复制的主要场所。驻留在GALT中的CD4+T细胞是HIV-1在急性感染期的主要靶标。表达高水平肠道归巢受体整合素α4β7的CD4+T细胞更容易感染HIV-1。据报道,HIV-1的包膜蛋白gp120能与整合素α4β7结合。此外,gp120与CD4+T细胞上的α4β7的接触导致LFA-1的快速激活,这有利于HIV-1在细胞间的有效传播。在恒河猴中,用抗α4β7单克隆抗体治疗可以有效地减少猴免疫缺陷病毒(SIV)---一种类似HIV的病毒---的粘膜传播,而且抗逆转录病毒药物(ART)治疗与α4β7抗体治疗相结合可以有效地防止停止ART治疗后出现的病毒反弹。 为了研究整合素α4β7和gp120之间的相互作用,来自中国科学院生物化学与细胞生物学研究所、中国科学院大连化学物理研究所、中国科学院大学杭州高等研究院和苏州大学附属苏州九院的研究人员在一项新的研究中,首先建立了CD4敲除的Jurkat T细胞系(CD4-Jurkat T),以消除gp120与CD4的结合,然后在这些细胞中稳定地表达整合素α4β7(CD4-α4β7+Jurkat T)。在1mM钙离子和1mM镁离子(维持整合素α4β7处于非活性状态的生理性二价阳离子)的存在下,CD4-α4β7+Jurkat T细胞没有粘附在固定的MN gp120(来自HIV-1 B亚型毒株MN)底物上。相比之下,CD4-α4β7+Jurkat T细胞在用0.5mM二价锰离子诱导α4β7激活后显示出对gp120的强烈粘附,并且这种粘附可被整合素α4β7阻断抗体Act-1和FIB504完全阻断。此外,可溶性gp120蛋白与CD4-Jurkat T细胞和CD4-α4β7+Jurkat T细胞的结合显示出一致的结果。这些数据表明,HIV-1包膜蛋白gp120与Jurkat T细胞上的活化整合素α4β7结合,并且这种结合与CD4无关。相关研究结果于2021年7月16日发表在Signal Transduction and Targeted Therapy期刊上,论文标题为“Distinct chemokines selectively induce HIV-1 gp120-integrinα4β7 binding via triggering conformer-specific activation ofα4β7”。 这些作者进一步发现gp120与T细胞表面上的α4β7的结合激活了T细胞中的多种信号通路,包括FAK、Akt、Src、ERK和p38。其中的一些信号通路与HIV复制和CD4 T细胞的耗竭密切相关。首先,HIV-1利用ERK和p38通路来产生新的病毒颗粒。第二,在HIV-1感染期间,在原代人类T细胞中观察到的gp120介导的细胞凋亡需要p38激活。第三,据报道,Akt通路在HIV-1病毒库的形成中起作用,阻断Akt的激活限制了HIV-1从潜伏感染的T细胞中恢复。因此,gp120-α4β7结合诱导的整合素下游信号传导在HIV-1感染和病毒复制中起着重要作用。Akt、ERK和p38通路可能是抗HIV药物研发的潜在靶标。 3.牛津大学开启名为HIVconsvX疫苗的HIV疫苗临床试验 新闻来源:Novel HIV vaccine trial starts at Oxford 近日,英国牛津大学开始进行了一种新型HIV候选疫苗的接种工作,作为在英国进行第一阶段临床试验的一部分。这项被称为HIV-CORE 0052的试验旨在评估HIVconsvX疫苗的安全性、机体耐受性和免疫原性;HIVconsvX疫苗是一种能靶向作用广泛HIV突变体的嵌合体疫苗,这或许就有可能使其适用于任何地理区域的HIV毒株。 研究人员招募了13名健康的、HIV阴性的成年志愿者,其年龄在18-65岁,且被认为并没有高风险的感染率,最初这些志愿者会接受一剂疫苗,随后会在四周后再接种一针加强疫苗。该临床试验是欧洲艾滋病疫苗计划(EAVI2020)的一部分,而EAVI2020是一项国际合作研究项目,由欧盟委员会根据“地平线2020”计划进行研究资助。 来自牛津大学的高级临床研究者Paola Cicconi表示,实现机体对HIV的保护对于我们而言是极具挑战的,重要的是我们要利用免疫系统中抗体和T细胞的保护潜力。目前HIV的预防重点集中在人类机体行为和生物医学干预上,比如男性自愿医疗包皮环切、安全套的使用以及在性接触前使用抗逆转录病毒药物等。强有力的研究证据表明,检测不到的HIV病毒载量或会预防HIV的传播,尽管如此,HIV新发感染的下降速度仍然无法达到联合国大会在2016年时商定的快速通道目标,即从2020年开始,每年的新发感染数少于50万人。 即使在增加抗逆转录病毒疗法和预防的大背景下,HIV-1疫苗仍然是最好的解决方案,并且可能是任何结束艾滋病流行的战略的关键组成部分。研究人员希望能够在2022年4月前报告HIV-CORE 0052试验的结果。此外,他们还计划在欧洲、非洲和美国开战类似的临床试验。 4.Lancet子刊:HIV感染对儿童的生长和骨骼强度有不利影响 doi:10.1016/S2352-4642(21)00133-4 根据迄今为止调查HIV与儿童骨骼健康之间联系的最大规模研究,感染HIV病毒的儿童在成长过程中会出现令人担忧的骨骼强度缺陷,这种缺陷在青春期结束时变得更加明显。这项研究在津巴布韦进行,确定了这种骨骼缺陷与在撒哈拉以南非洲地区广泛使用的一线抗逆转录病毒HIV药物---富马酸泰诺福韦酯(tenofovir disproxil fumarate,TDF)---之间的联系。相关研究结果近期发表在Lancet Child and Adolescent Health期刊上,论文标题为“Effect of HIV infection on growth and bone density in peripubertal children in the era of antiretroviral therapy:a cross-sectional study in Zimbabwe”。 在这项具有里程碑意义的研究中,这些作者招募了303名感染HIV的儿童和306名未感染HIV的儿童,以比较骨骼缺陷和密度。他们发现,骨密度明显不足的情况在感染HIV的儿童中很常见,与未感染HIV的同龄人相比,他们的低骨密度(两个或更多标准差的不足)的发生率要高得多。然而,HIV对骨密度的影响在青春期的最后阶段最为明显,特别是影响女性的脊柱。服用TDF与骨质缺损密切相关,特别是影响到全身(主要反映皮质骨,即骨的外表面,在骨内部提供一个保护层)的骨质缺损。 论文通讯作者Ruramayi Rukuni博士说,“这是迄今为止调查HIV感染对撒哈拉以南非洲儿童骨骼健康影响的最大规模研究。我们的结果为我们提供了关于HIV感染及其治疗对骨骼健康的长期影响的新见解。” 5.JCI Insight:新研究为利用间充质干细胞疗法根除HIV提供了路线图 doi:10.1172/jci.insight.149033 猴免疫缺陷病毒(SIV)是非人灵长类动物中的人类免疫缺陷病毒(HIV)的等价物。在一项突破性的研究中,来自美国加州大学戴维斯分校的研究人员发现了一种特殊的干细胞---间充质干细胞(mesenchymal stem/stromal cell,MSC)---可以减少导致获得性免疫缺乏综合征(AIDS,俗称艾滋病)的病毒数量,提高身体的抗病毒免疫力,修复和恢复受到SIV破坏的肠道淋巴滤泡。相关研究结果发表在2021年6月22日的JCI Insight期刊上,论文标题为“Gut germinal center regeneration and enhanced antiviral immunity by mesenchymal stem/stromal cells in SIV infection”。 这些作者在恒河猴的AIDS模型中给送了骨髓MSC,其中该模型由于病毒感染而出现免疫力受损和肠道功能紊乱。Dandekar说,“我们开始认识到这些干细胞在治疗传染性疾病方面的巨大潜力。我们尚未发现这些干细胞如何影响慢性病毒感染,如AIDS。” 这项研究发现,MSC可以调节、改变和重塑受损的粘膜部位。它带来了直接的好处,针对这种病毒的抗体和T细胞迅速上升。这些干细胞对这些淋巴滤泡的复原和恢复起了重要的作用。 MSC还为开发创新的、多管齐下的HIV治愈策略以补充目前的HIV治疗提供了机会。Dandekar说,“这些干细胞可与药物发挥良好的协同作用。ART药物可以阻止病毒感染的火焰,但不能恢复淋巴组织。MSC将使该领域重新焕发活力,并使免疫活力恢复。” 6.NEJM:多替拉韦或达芦那韦联合齐多夫定或替诺福韦治疗HIV感染的比较的析因研究(NADIA研究) doi:10.1056/NEJMoa2101609 在一项2×2析因、开放标签、非劣效性试验中,我们将一线治疗失败(HIV-1病毒载量,≥1000 copies/mL)的患者随机分组,分别接受多替拉韦或利托那韦增强达芦那韦治疗,并且接受替诺福韦或齐多夫定治疗;所有患者均接受了拉米夫定治疗。主要结局是按照美国食品药品管理局快照算法,第48周的病毒载量<400 copies/mL(对于发生主要结局的患者百分比的组间差异,非劣效性界值为12个百分点)。 我们在撒哈拉以南非洲地区的7个研究中心纳入了464例患者。在多替拉韦组90.2%的患者(212/235)和达芦那韦组91.7%的患者(210/229)(差异,-1.5%;95%置信区间[CI],-6.7~3.7;P=0.58;证明了多替拉韦的非劣效性,但未证明优效性)中,以及在替诺福韦组92.3%的患者(215/233)和齐多夫定组89.6%的患者(207/231)(差异,2.7%;95%CI,-2.6~7.9;P=0.32;证明了替诺福韦的非劣效性,但未证明优效性)中,我们观察到第48周的病毒载量<400 copies/mL。在预计NRTI缺乏抗病毒活性的患者亚组中,我们在多替拉韦组和达芦那韦组90%以上的患者中观察到病毒载量<400 copies/mL。在任何一项析因比较分析中,不良事件发生率均无显著组间差异。 多替拉韦联合NRTI可有效治疗HIV-1感染患者,包括预计NRTI缺乏抗病毒活性的广泛NRTI耐药患者。作为二线治疗,替诺福韦不劣于齐多夫定。(由杨森公司资助;NADIA在ClinicalTrials.gov注册号为NCT03988452。) 7.Lancet子刊:新发现!暴露前口服预防药物能降低超9成HIV感染风险! doi:10.1016/S2352-3018(21)00074 每日接触前预防(PrEP)在预防艾滋病毒方面是有效的,但在现实世界中,关于有效性和依从性的长期数据很少。因此,最近来自澳大利亚的专家报告了开具PrEP的高危人群3年内的HIV发病率趋势,以及过渡到有补贴的PrEP之前的依从性。结果发表自Lancet HIV杂志上。 EPIC-NSW是一项务实的、前瞻性的、单臂的、在澳大利亚新南威尔士州31个地点(性健康诊所、普通诊所和一家医院)实施的每日口服PrEP研究。符合条件的参与者是HIV阴性的成年人(年龄≥18岁),他们是当地PrEP指南中定义的HIV感染高风险人群。参与者被开具共同配方(每天一次,口服片剂)的富马酸替诺福韦酯(300毫克)和恩曲他滨(200毫克)作为HIV PrEP,并接受HIV检测、性传播感染检测和PrEP发放的随访。计划对3700名参与者进行为期一年的随访。主要结果是所有至少获得一次PrEP并且至少有一次后续HIV检测结果的参与者中新的HIV感染。 2016.03.01-2018.04.30期间,共招募了9709名参与者。9596名参与者被发放了PrEP,其中9448人(98.3%)是同性恋或双性恋男性。参与者被随访至2019.03.31,9520名(99-2%)参与者至少有一次后续HIV检测。第一季度至第九季度,平均药物持有率(MPR)从0.93下降到0.64。在18628人年中有30例HIV血清转换,发病率为1.61/1000人年(95%CI 1.12-2.30)。总体而言,对照没有PrEP的历史预期数据,总感染率降低了92%!更年轻、居住在男同性恋者较少的区域、在基线时报告更多的危险行为、以及MPR低于0.6,都与HIV发病率的增加有关。 在随访的最后一年,当PrEP大部分被购买而不是由研究免费提供时,HIV发病率仍然很低,为2.24/1000人年(1.46-3.46)。研究人员指出,这意味着长达3年的随访期间,HIV感染率都很低,PrEP都很有效。 8.Eur Heart J:HIV感染者的胸腹主动脉瘤发生率升高了4倍! doi:10.1093/eurheartj/ehab348 联合抗逆转录病毒疗法的引入极大地改善了HIV感染者(PLWH)的预后,但HIV感染者的长期存活率仍然低于未感染者,部分原因是HIV感染者的心血管疾病(CVD)的发病率增加。据报道,与普通人群相比,HIV感染者发生动脉粥样硬化性CVD的可能性是其两倍。但是,HIV感染者主动脉瘤的患病率仍未明确。Julie等人调查了HIV状态是否与主动脉瘤独立相关,还评估了与HIV感染者主动脉瘤相关的风险因素。 在HIV感染研究中招募了594位40岁及以上的HIV感染者,并从普通人群研究中招募了1188位年龄和性别相匹配的非感染对照。根据欧洲心脏病学会指南定义主动脉瘤:即主动脉扩张≥50%或肾下主动脉直径≥30 mm。 HIV感染者和非感染对照的中位年龄分别是52岁(47-60)和52(48-61),男性分别占88%和90%。在42位(7.1%)HIV感染者中发现了46例主动脉瘤,在29位(2.4%)非感染者中发现了31例主动脉瘤(p<0.001)。HIV感染者的升主动脉瘤和肾下主动脉瘤的患病率明显较非感染者高。在校正模型中,HIV感染与主动脉瘤独立相关(校正优势比4.51,95%CI 2.56-8.08;p<0.001)。在HIV感染者中,肥胖和乙肝病毒共感染也与主动脉瘤相关。 综上所述,与未感染的对照组相比,HIV感染者患主动脉瘤的几率高出四倍,而且HIV状态与主动脉瘤独立相关。在HIV感染者中,年龄、肥胖和合并乙型肝炎感染均与主动脉瘤的发生率较高相关。该研究结果表明,增加对HIV感染者主动脉瘤的关注可能是有益的。 查看详细>>

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