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1 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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2 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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3 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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4 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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5 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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6 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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7 2021年7月CRISPR/Cas最新研究进展 2021-08-01

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7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-Cas13b基因编辑技术高效阻止新冠病毒及其变体在人细胞中的复制 doi:10.1038/s41467-021-24577-9 最近,令人担忧的SARS-CoV-2病毒变体的出现突出表明需要创新方法以便同时抑制病毒复制和防止病毒逃避宿主免疫反应和抗病毒药物治疗。在一项新的研究中,澳大利亚研究人员使用一种称为CRISPR-Cas13b的基因编辑技术成功地阻止SARS-CoV-2病毒在受感染的人类细胞中的复制,这可能为治疗COVID-19铺平道路。鉴于这种CRISPR基因编辑工具在实验室测试中可有效阻止这种病毒复制,他们希望尽快开始动物实验。相关研究结果于2021年7月13日发表在Nature Communications期刊上,论文标题为“Reprogrammed CRISPR-Cas13b suppresses SARS-CoV-2 replication and circumvents its mutational escape through mismatch tolerance”。 这些作者采用全基因组计算预测和单核苷酸分辨率筛选,针对SARS-CoV-2基因组RNA和亚基因组RNA重编程CRISPR-Cas13b。经过重编程的效应蛋白Cas13b靶向SARS-CoV-2刺突蛋白和核衣壳蛋白编码基因的RNA转录本的可访问区域,在无病毒模型中取得了>98%的沉默效率。此外,同时使用多种经过优化的Cas13b CRISPR RNA(crRNA)抑制了感染有复制能力的SARS-CoV-2(包括最近出现的令人关注的SARS-CoV-2病毒变体B.1.1.7)的哺乳动物细胞中的病毒复制。针对向导RNA(gRNA)-靶标相互作用的全面诱变实验表明,单核苷酸错配并不影响强效的单一crRNA在感染的哺乳动物细胞中抑制SARS-CoV-2祖先毒株和SARS-CoV-2变体毒株(包括D614G变体毒株)复制的能力。 论文通讯作者、澳大利亚彼得-多尔蒂感染与免疫研究所的Sharon Lewin博士表示,他们设计的CRISPR-Cas13b能够识别导致COVID-19的SARS-CoV-2病毒。在识别后,Cas13b就会切割这种病毒的基因组,从而阻止它在人细胞中的复制。 2.Mol Ther:腺嘌呤碱基编辑有望治疗α-1-抗胰蛋白酶缺乏症 doi:10.1016/j.ymthe.2021.06.021 单基因疾病α-1-抗胰蛋白酶缺乏症(Alpha-1 antitrypsin deficiency,AATD)是一种常见的遗传性疾病,会影响肝脏和肺部。一项新的研究显示一种新的基因编辑形式能够有效地校正AATD患者细胞中的突变。这种称为腺嘌呤碱基编辑的新方法与包括CRISPR在内的其他编辑形式不同,因为这种碱基编辑不会诱发DNA断裂,这有助于防止双链断裂、潜在的脱靶编辑以及细胞修复过程中不需要的突变。相关研究结果于2021年7月1日在线发表在Molecular Therapy期刊上,论文标题为“Adenine Base Editing Reduces Misfolded Protein Accumulation and Toxicity in Alpha-1 Antitrypsin Deficient Patient ipsC-Hepatocytes”。 在这项新的研究中,在美国波士顿大学再生医学中心的Andrew Wilson博士和Rhiannon Werder博士的领导下,研究人员利用称为iHeps的患者衍生细胞。iHeps细胞模拟肝脏肝细胞的生物学特性。肝细胞是体内α-1抗胰蛋白酶蛋白的主要制造者,具有重要的代谢、内分泌和分泌的功能。这种碱基编辑技术校正了导致AATD的Z突变,并减少了该疾病在肝细胞中的影响,从而证明了人类细胞中碱基编辑的成功。这些结果可以有助于为未来的人体临床试验铺平道路。 Wilson说,“这项研究显示了成功应用碱基编辑技术来校正AATD患者衍生性肝细胞中导致这种疾病的突变。我希望这些结果将为利用这项技术帮助AATD和其他单基因疾病的患者提供机会。” 3.Nat Commun:科学家成功利用CRISPR碱基编辑技术纠正产前溶酶体贮积病 doi:10.1038/s41467-021-24443-8 子宫内的碱基编辑或有望在机体病变发生之前来纠正致病性的突变,1型黏多糖病(MPS-IH,贺勒氏症,指任何一种涉及黏多糖先天性代谢紊乱的疾病)是一种影响机体多个器官功能的溶酶体贮积病(LSD,lysosomal storage disease),其通常会导致个体出生后发生早期的心肺衰竭。如今越来越多的研究证据证实了在出生前纠正致死性的遗传性疾病可行性,近日,一篇发表在国际杂志Nature Communications上题为“In utero split AAV9 adenine base editing corrects the multi-organ pathology in alethal lysosomal storage disease”的研究报告中,来自费城儿童医院等机构的科学家们通过研究成功利用DNA碱基编辑技术对产前小鼠模型进行研究,纠正了一种被称为贺勒氏症的溶酶体贮积病。利用一种在腺相关病毒载体中运输的腺嘌呤碱基编辑器,研究人员就能纠正负责这种疾病的单一碱基突变,这种疾病在个体出生前就已经开始进展了,其会影响多个器官的功能,如果不及时治疗的话,有可能会导致个体在儿童期就发生死亡。 医学博士William H.Peranteau表示,本文研究结果表明,在临床前小鼠模型中利用产前碱基编辑技术来治疗贺勒氏症是可行的。除了能够展示出生前治疗该疾病的益处外,研究者还发现,利用这种碱基编辑工具还能在个体出生后对其进行矫正,这就突出了该技术在产前和产后治疗贺勒氏症的前景和希望。贺勒氏症是一种溶酶体贮积病,在西方国家中,大约每10万名婴儿中就有1名婴儿会受到该病的影响,该病的发生通常是由单一DNA碱基突变所引起的,即腺嘌呤代替了鸟嘌呤;患儿出生后6个月时,其就会出现肝脏和脾脏肿胀、腹壁疝气、肌肉骨骼异常、视网膜和神经认知退化及心脏病等疾病表现;如果不加以治疗的话,患者在5-10岁时会因心肺并发症而发生死亡;即使接受了治疗,患者也会出现一定的疾病并发症,因为目前的治疗方法所产生的治疗效果非常有限,尤其是在患儿延迟治疗的情况下。 由于这种疾病的病理学表现在患者出生前就已经开始了,因此研究人员认为,该综合征是产前治疗的最佳候选对象,基于这一考虑,研究人员利用CRISPR碱基编辑技术成功将MPS-IH小鼠模型中突变的腺嘌呤转换成了鸟嘌呤,该技术只需要单链DNA的破裂,其要比其它编辑方法更加有效且安全。文章中,研究人员使用了一种腺相关病毒9(AAV9)病毒载体来讲碱基编辑器运输到胎儿小鼠模型中,结果发现,接受产前治疗的小鼠模型表现出了存活率的提高和机体代谢、骨骼和心脏疾病病理学表现的改善。值得注意的是,研究人员在模型机体中的肝脏和心脏中都观察到了修正细胞的存在,这就表明这种疗法或能对多个器官有效。 4.Cell:揭示DNA修复蛋白RAD51可让CRISPR基因编辑更高效 doi:10.1016/j.cell.2021.04.035 基因编辑是有目的地改变基因的DNA序列,是研究突变如何导致疾病,以及为治疗目的改变一个人的DNA的有力工具。在一项新的研究中,美国麻省理工学院大脑与认知科学教授Guoping Feng及其团队开发出一种可用于这两种目的的新型基因编辑方法。相关研究结果近期发表在Cell期刊上,论文标题为“Efficient embryonic homozygous gene conversion via RAD51-enhanced interhomolog repair”。 为了提高基因编辑过程的效率,Feng实验室最初假设,在CRISPR基因编辑工具的标准混合物中加入一种名为RAD51的DNA修复蛋白,将增加细胞(在这种情况下是受精小鼠卵,即单细胞胚胎)发生所需基因变化的几率。作为一个测试案例,他们测量了他们能够插入(“敲入”)与自闭症有关的基因Chd2突变的速率。被正确编辑的胚胎的总体比例保持不变,但令他们惊讶的是,在两条染色体上携带所需基因编辑的比例明显更高。用一个不同的基因进行的测试也产生了同样的意外结果。 Feng实验室接下来着手了解RAD51增强基因编辑的机制。他们假设RAD51参与了一种叫做同源体间修复(interhomolog repair,IHR)的过程,即一条染色体上的DNA断裂以该染色体的第二个拷贝(来自另一个亲本)为模板进行修复。为了测试这一点,他们给小鼠胚胎注射了RAD51和CRISPR,但没有注射模板DNA。他们对CRISPR进行编程,只切割其中一条染色体上的基因序列,然后测试它是否被修复以匹配未切割染色体拷贝上的序列。在这个实验中,他们不得不使用母体和父体染色体上的序列不同的小鼠。他们发现,单独注射CRISPR的对照组胚胎很少出现IHR修复。然而,添加RAD51显著增加了编辑CRISPR靶向基因以匹配未切割染色体拷贝的胚胎数量。 Wilde说,“以前对IHR的研究已发现,它在大多数细胞中的效率低得惊人。我们发现它在胚胎细胞中更容易发生,并且可以被RAD51增强,这表明更深入地了解是什么使胚胎允许这种类型的DNA修复,可能帮助我们设计更安全和更有效的基因疗法。” 5.eLife:改造蚊子基因是否阻止传播疟疾 doi:10.7554/eLife.58791 越来越多的蚊子对杀虫剂的抗药性,以及疟疾寄生虫对抗疟药物的抗药性,使人们迫切需要新的方法来对抗这种疾病。蚊虫媒介抗药性和寄生虫抗药性的上升突出表明,如果要使消灭疟疾继续成为可行的目标,就迫切需要开发新的工具。在eLife发表的一项初步研究表明,改变蚊子的肠道基因,使其将抗疟基因传播给下一代蚊子,有望成为遏制疟疾的一种方法。 这项研究是利用CRISPR-Cas9基因编辑技术对蚊子基因进行改变的一系列步骤中的最新一步,这些基因可能会降低蚊子传播疟疾的能力。如果进一步的研究支持这一方法,它将为减少疟疾引起的疾病和死亡提供一种新的方法,也是控制疟疾的很有希望的工具。 研究人员对传播疟疾的蚊子冈比亚按蚊进行了基因改造。他们使用CRISPR-Cas9技术在蚊子进食血粉后打开的基因中插入了一种编码抗疟蛋白的基因。研究小组这样做的方式,使整个部分的DNA也发挥了基因驱动作用,可以传递给大多数蚊子的后代。他们最初将该基因与荧光标记一起插入,以帮助他们在DNA中的三个不同点追踪该基因,然后移除该标记,只留下一个小的基因修饰。接下来,他们培育了这些蚊子,看看它们是否能够成功繁殖并保持健康。他们还测试了疟原虫在蚊子体内的发育情况。 这些基因改造是被动的,可以在现场进行测试,并经过严格的监管程序,保证它们能够安全有效地阻断寄生虫,不会引起人们对环境中意外传播的担忧。把它们和其他蚊子结合在一起,再加上一种活跃的基因驱动,它们就会变成基因驱动,而不需要任何进一步的改变。这些研究使基因驱动技术在这一领域更接近于作为一种消灭疟疾的策略而被测试。 6.Cell:新研究揭示结核杆菌的脆弱性基因和非脆弱性基因 doi:10.1016/j.cell.2021.06.033 开发防治结核病的药物可能是一件令人沮丧的事情。一旦发现对细菌的生命周期至关重要的基因,科学家们急于开发抑制该靶标的药物,然后是失望。一系列靶向必需基因靶标的化合物对结核杆菌的生长几乎没有影响。这种细菌继续生存。科学家们又回到了原点。如今,一项新的研究有助于解释为何基于靶标的抗生素在起步阶段遇到如此多的麻烦。一个答案是,必需基因靶标在对抗生素的脆弱程度上有所不同。来自美国洛克菲勒大学和威尔康乃尔医学院的研究人员发现,理想的靶标是如此容易受到攻击,以至于当它被轻微抑制时,细胞就无法生存。另一方面,非脆弱性基因(invulnerable gene)可以经受住几乎完全的抑制,在遭受抗生素的攻击时也能勉强维持足够的靶标活性而使细胞存活。此外,这些作者首次对病原体的脆弱性进行了量化,产生了一个指数,用于根据使基因失效并使细胞瘫痪所需的抑制量对结核杆菌中的几乎每一个必需基因进行排名。相关研究结果于2021年7月22日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“Genome-wide gene expression tuning reveals diverse vulnerabilities of M.tuberculosis”。 Rock和他的团队决定对结核杆菌的基因脆弱性进行量化,这种病原体每年夺走140万人的生命。他们开发了一种基于CRISPR干扰(CRISPRi)的功能性基因组学方法,一次性查看这种病原体的整个基因组,并根据为了杀死这种细菌每个必需基因需要被抑制的程度对其进行排名。 论文共同第一作者、Rock实验室医生科学家Barbara Bosch说,“我们开发了一种可以调整的系统,从没有抑制到几乎100%的抑制。这使我们能够确定这种细菌是否有严重的适应度成本(fitness cost),或者它们是否仍然活着和活跃。” 由此产生的脆弱性指数,将抑制百分比与细菌的适应度联系起来,表明脆弱性是决定抗生素是否成功的一个关键因素。例如,两个最脆弱的基因恰好也是市场上两种最强效的抗结核病药物的靶标。相反,两个最不脆弱的基因,即coaA和def,曾经是很有希望的药物靶标,但是靶向这些基因的抗生素却未能杀死这种细菌。这些靶标的非脆弱性可能是这些药物失败的一个原因。 这种脆弱性指数还确定了几个新的靶标,这些靶标是必需的,高度脆弱的,而且是药物开发商尚未探索的。其中的一些靶标甚至比目前的一线抗结核病药物更脆弱,并令人吃惊地影响着细胞中的各种活动。 查看详细>>

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8 2021年6月HIV研究亮点进展l 2021-07-05

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6月份,有哪些重大的HIV研究或发现呢? 1.Nat Med:HIV感染者或许患年龄相关的遗传改变的风险较高 doi:10.1038/s41591-021-01357-y HIV感染者相比非感染者而言往往会出现一些合并症,特别是心血管疾病和癌症,但研究人员并不是非常清楚HIV感染者在机体衰老过程中所发生的生物学过程和改变。近日,一篇发表在国际杂志Nature Medicine上题为“HIV is associated with an increased risk of age-related clonal hematopoiesis among older adults”的研究报告中,来自新南威尔士大学悉尼分校等机构的科学家们通过研究揭开了HIV感染和机体衰老之间的关键关联。 在这项世界范围内的研究中,研究人员对来自医院和社区中9个地点共400多名参与者机体中与年龄相关的遗传改变进行了评估,其中一半参与者为HIV感染者,另一半为非感染者。研究人员发现,HIV感染者机体中的克隆性造血(CH,clonal haematopoiesis)比率较高,而CH是老年人最常见的一种疾病,其是少数血液干细胞的遗传突变所引起。研究者Nila Dharan博士说道,在一般人群中,十分之一的老年人机体中的血细胞都会存在这些突变,但本文研究结果表明,五分之一的HIV感染者也携带有这些突变。 本文研究重点围绕阐明HIV感染、炎症和机体衰老之间的关联;HIV会攻击淋巴结和淋巴组织中的细胞,从而就会诱发炎症,与此同时,HIV疗法能够减缓这一过程,HIV感染者相比未感染者而言机体中往往存在较高的炎性水平。本文研究结果表明,HIV感染者和克隆性造血人群机体中往往有着较高的炎性标志物,这就表明,HIV感染者机体中的慢性炎症表现或许会创造一种环境来促进克隆性造血突变的出现;由于炎症水平的增加会作为机体衰老过程的一部分,而HIV感染的老年人则存在多种风险因素来导致造血性克隆的发生。 本文研究有望帮助研究人员揭示HIV感染的老年人机体中的生物学改变情况,同时还为未来研究提供了一定的方向。如今本文研究结果表明,HIV感染者机体中发展为克隆性造血突变的机会较大,然而重要的是,研究人员并未发现,HIV和克隆性造血患者有着更差的不良健康后果,这或许还需要后期深入的研究才能阐明。由于很多因素能帮助确定是否HIV感染者或非感染者会患上中风、心血管疾病或血液癌症,这些因素包括年龄、性别、诸如抽烟等生活方式,因此科学家们后期还需要深入研究来理解克隆性造血在所有这些因素中所扮演的关键角色。 2.Nat Commun:揭示IP6分子在劳斯肉瘤病毒衣壳组装中起着重要作用 doi:10.1038/s41467-021-23506-0 了解病毒生命周期的每一个步骤对于确定潜在的治疗靶标至关重要。如今,在一项新的研究中,来自奥地利科学技术研究所的研究人员能够展示一种来自逆转录病毒家族(HIV病毒也属于逆转录病毒家族)的病毒---劳斯肉瘤病毒(Rous sarcoma virus,RSV)---如何保护它的遗传信息并变得具有传染性。此外,他们还展示了这种病毒的一种意想不到的灵活性。相关研究结果近期发表在Nature Communications期刊上,论文标题为“Structure of the mature Rous sarcoma virus lattice reveals arole for IP6 in the formation of the capsid hexamer”。 病毒是完美的分子机器。它们的唯一目标是将它们的遗传物质插入健康的细胞中,从而进行增殖。由于具有致命的精确性,它们可以导致数百万人死亡的疾病,并使世界处于紧张状态。这样的一个例子是导致全球艾滋病流行的HIV病毒。尽管近年来取得了进展,但仅在2019年就有69万人因感染HIV而死亡。论文第一作者、奥地利科学技术研究所Florian Schur团队的博士后研究员Martin Obr说,“如果你想了解敌人,你必须了解它所有的朋友。”因此,他与他的同事们一起研究一种与HIV同属一个家族的病毒---劳斯肉瘤病毒,它是一种在家禽中引起癌症的病毒。在它的帮助下,他如今对一种小分子在这些类型的病毒的组装中所扮演的重要角色有了新的认识。 在这项新的研究中,Schur团队与康奈尔大学和密苏里大学的合作者一起将重点放在逆转录病毒复制的后期阶段。Obr解释说,“从一个被感染的细胞到能够感染另一个细胞的成熟病毒颗粒,这是一条漫长的道路。”一个新的病毒颗粒从细胞中出芽,处于不成熟、没有传染性的状态。然后,它在它的遗传信息周围形成一个保护性的外壳,即所谓的衣壳,并变得具有传染性。这个保护性外壳由衣壳蛋白(capsid protein)组成,该蛋白可组装成六聚体和一些五聚体。这些作者发现,一种名为肌醇六磷酸(Inositol hexakisphosphate,IP6)的小分子在稳定化劳斯肉瘤病毒内的蛋白外壳方面发挥着重要作用。 Schur说,“如果这种保护性外壳不稳定,这种病毒的遗传信息可能会过早释放,并将被破坏,但是如果它太稳定,它的基因组根本无法释放出来,因而变得毫无用处。”在之前的一项研究中,他和他的同事们能够证实IP6在HIV的组装过程中很重要。如今,该团队证明了它在其他逆转录病毒中的重要性,这就表明这种小分子在逆转录病毒的生命周期中是多么重要。 3.Nature Medicine:深度学习快速检测艾滋病 doi:10.1038/s41591-021-01384-9 尽管深度学习算法在疾病诊断方面显示出越来越大的前景,但在该领域执行的快速诊断测试中,它们的使用尚未得到广泛测试。Nature Medicine杂志发表文章,使用深度学习对在南非农村获得的快速人体免疫缺陷病毒(HIV)检测图像进行分类。使用三星SM-P585平板电脑新开发的图像采集协议,60名现场工作人员定期收集艾滋病毒横向流动测试的图像。 从11374张图像中,训练深度学习算法来将测试分类为阳性或阴性。对作为移动应用部署的算法进行的试点现场研究表明,与由有经验的护士和新培训的社区卫生工作者进行的传统目视解译相比,该算法具有很高的敏感性(97.8%)和特异性(100%),并减少了假阳性和假阴性的数量。 总之,该研究经证明了深度学习对RDT图像的准确分类的潜力,其整体性能的准确率为98.9%,明显高于研究参与者的传统视觉解释(92.1%),而报告的准确率为80-97%。鉴于每年进行1亿次艾滋病毒检测,质量保证方面哪怕是很小的改进,也会减少计划生育和FN的风险,从而影响数百万人的生活。该研究证明了深度学习模型可以部署在现场的移动设备上,而不需要适配器或其他附件。它为基于深度学习的放心诊断奠定了基础,证明了与移动设备连接的RDTs可以为决策者实现测试结果的捕获和解释标准化,减少解释和转录错误以及劳动力培训。研究结果基于对现场工作者、护士和社区卫生工作者的艾滋病毒检测决策支持,但未来可能适用于对自我检测的决策支持。该研究以艾滋病毒为例进行了重点研究,但分类器适应两种不同测试类型的能力表明,它能够适应涵盖传染性和非传染性疾病的大量RDTs。该平台可用于人员培训、质量保证、决策支持和移动连接,为疾病控制战略提供信息,加强医疗保健系统效率,改善患者结果和疫情管理。理想的连接系统将连接的RDT与实验室系统连接起来,通过远程监测RDT的功能和使用,也可以使卫生项目优化测试部署和供应管理,以实现可持续发展目标,并确保没有人掉队。联网RDT的实时预警能力还可以通过绘制包括COVID-19在内的流行病“热点”,支持公共卫生疫情管理,以保护民众。 4.NEJM:艾滋病人群心源性猝死机率更高 doi:10.1056/NEJMoa1914279 2021年6月17日,加州大学旧金山分校发表在新英格兰医学杂志(NEJM)上的研究显示,与普通人群相比,感染HIV的个体死于心源性猝死(SCD)的可能性是普通人群的两倍以上,并且心脏因纤维化而受损的可能性更大,这一因素可能会增加他们对SCD的易感性。 POST SCD是加州大学旧金山分校医学系心脏电生理学家和教授Tseng课题。Tseng的主要研究兴趣是发现心脏性猝死(心脏病导致的主要死亡原因)的遗传、分子或其他风险因素,这些因素可用于预测哪些人最有可能从预防性干预措施中受益,例如植入心脏除颤器。 在该研究中,Tseng和他的团队将医疗和EMS记录的全面审查与完整的尸检(包括组织学和毒理学)相结合,目的是揭示HIV环境中猝死的真正根本原因。 研究人员在2011年2月1日至2016年9月16日期间,前瞻性地确定了18至90岁人群中所有因院外心脏骤停而导致的新死亡,进行全面尸检和毒理学和组织学测试。比较了组间心源性猝死和心律失常引起的猝死率。 在610例HIV阳性者意外死亡中,109例死于院外心脏骤停,其中48例符合世界卫生组织推定的心源性猝死标准;其中,不到一半(22)有心律失常的原因。2011年2月1日至2014年3月1日期间,共有505例推定的心脏猝死发生在没有已知HIV感染的人群中。观察到的假定心源性猝死发生率在已知HIV感染者中为每100,000人年53.3例死亡,在未感染HIV者中为每100,000人年23.7例死亡(发病率比,2.25;95%置信区间[CI],1.37-3.70)。观察到的由心律失常引起的猝死发生率分别为每100,000人年25.0和13.3例死亡(发生率比,1.87;95%CI,0.93-3.78)。在所有假定的心源性猝死中,已知HIV感染者比未感染HIV者更常见因神秘药物过量导致的死亡(34%VS 13%)。HIV阳性者的间质性心肌纤维化组织学水平高于未感染HIV的人。 5.JAHA:抑郁是HIV感染者发生缺血性卒中的危险因素 doi:10.1161/JAHA.119.017637 HIV感染和抑郁症均与缺血性卒中风险增加相关。抑郁症是否是HIV感染人群方式卒中的危险因素尚未明确。近日,心血管疾病领域权威杂志JAHA上发表了一篇研究文章,研究人员旨在分析2003年4月1日至12月31日期间来自于HIV阳性人群和匹配的未感染退伍军人观察队列中基线无心血管疾病的106333名(33528名HIV阳性;72805名HIV阴性)参与者的数据。研究人员根据来自医疗记录中的国际疾病分类第九版(ICD-9)代码确定了基线抑郁症和卒中事件。 19.5%的HIV阳性者患有抑郁症。经过中位9.2年的随访,同时伴有HIV和抑郁症的参与者卒中发生率最高,而两者都没有的参与者的卒中发生率最低。在Cox比例风险模型中,调整了社会人口学特征和脑血管危险因素后,抑郁症与HIV阳性参与者卒中风险增加相关(风险比[HR]为1.18;95%CI为1.03-1.34)。抑郁症与卒中的关联程度因酒精使用障碍、可卡因使用和基线抗抑郁药使用而有所减弱,并且不受联合抗逆转录病毒治疗或单独使用抗逆转录病毒药物的影响。在年龄小于60岁的人群中,研究人员发现卒中时抑郁的HR在数值上更高。 6.DCR:CD4/CD8比率可以作为感染HIV患者中高度肛门发育不良和肛门癌高风险的依据 doi:10.1097/DCR.0000000000002009 在美国,退伍军人中的HIV感染率是所有人群中比例最高的。因此,在美国,医生建议所有感染HIV的退伍军人筛查肛门发育不良以及肛门癌症的发生情况。但是肛门检查具有侵入性以及依从性较差的缺点,因此,本项研究旨在探究晚期肛门疾病(高度不典型增生和肛门癌)的患病率,并确定CD4/CD8比率是否与此相关。 这是一项针对感染HIV的退伍军人的回顾性队列研究,研究人员将处于肛门部不典型增生晚期的患者与非晚期肛门病理患者进行比较。Logistic回归模型用于估计患癌疾病的几率。评估了每个队列中最低(最低点)CD4/CD8和最接近的CD4/CD8比率。 本项研究共纳入了2267名退伍军人。15%有肛门病变(112人为晚期疾病(37人为癌症,75人为高级别瘤变),222人为非晚期疾病)。晚期疾病患者与非晚期患者的CD4/CD8最低点和最接近比率较低(0.24对0.45(p<0.001)和0.50对0.88(p<0.001))。在调整后的模型中,最低点或最接近比率增加1个单位可降低晚期疾病的风险(OR=0.19(95%CI,0.07–0.53);p<0.001;OR=0.22(95%CI,0.12–0.43);p<0.001)。使用最小敏感性分析,可以使用0.42的临界最低点比率来进行风险分层。 本项研究发现5%的HIV阳性人群存在晚期肛门癌变疾病。该队列中晚期疾病的一个强有力的预测指标是CD4/CD8比率。使用CD4/CD8进行风险分层有可能减少对低风险患者进行频繁的侵入性检查。 7.JGH:中国HIV感染者代谢相关性脂肪肝的患病率及危险因素分析 doi:10.1111/jgh.15320 非酒精性脂肪性肝病(NAFLD),而不是丙型肝炎或乙型肝炎是目前HIV感染者(PLWH)中最常见的肝脏疾病。NAFLD的特点是在缺乏高脂饮食的情况下,肝细胞中脂肪变性的比例大于5%。研究报告指出,非酒精性脂肪肝(NAFLD)在HIV感染者中的患病率较高,比例从13%到65%不等。HIV感染者发生NAFLD的风险高于一般人群因为持续的HIV相关免疫激活,终生接触ART药物治疗和机体代谢紊乱等等。但是究竟何种因素占了主导作用仍然未知,因此,本项研究旨在对HIV感染者(PLWH)中代谢性脂肪肝病(NAFLD)的患病率和危险因素进行了相关研究。 在这项横断面研究中,进行肝脏检测的瞬时弹性成像是在没有大量饮酒和乙型肝炎病毒和丙型肝炎病毒感染的PLWH中进行的。NAFLD被瞬态弹性成像诊断为受控衰减参数(CAP)≥248 dB/m,MAFLD根据2020年国际共识进行定义。晚期纤维化定义为肝脏硬度测量值(LSM)≥10 kPa。 被纳入的361名PLWH中,NAFLD和MAFLD的患病率分别为37.67%和34.90%。与非MAFLD组相比,MAFLD组丙氨酸氨基转移酶(ALT)水平升高(44.44%vs 16.17%,P<0.001),晚期纤维化更严重(19.05%vs 2.55%,P<0.001).在MAFLD组中发现LSM和CAP值之间呈正相关(r=0.350,P<0.001),但在非MAFLD组中没有这样的现象。在多变量分析中,MAFLD的独立风险预测因子是较高的ALT水平([OR]1.015,95%[CI]1.003–1.028,P=0.018)、较高的尿酸(OR 1.005,95%CI 1.002–1.009,P=0.003)、较高的总胆固醇(OR 1.406,95%CI 1.029–1.921,P=0.032)。 本项研究证实感染HIV的患者有三分之一患有MAFLD,这与NAFLD的患病率高度一致。因此,临床医生需要在HIV感染患者中对MAFLD进行常规筛查,改善这部分患者的预后。 8.Sci Adv:科学家揭秘趋化因子激动剂激活CCR5的结构基础和分子机制 doi:10.1126/sciadv.abg8685 人类CC趋化因子受体5(CCR5)是一种G蛋白偶联受体(GPCR),其在炎症发生过程中扮演着关键角色,同时还参与到了癌症、HIV和COVID-19的发病过程中,尽管其作为一种药物靶点非常重要,但CCR5的分子激活机制,即趋化因子饥激动剂如何通过受体来传递激活信号,目前研究人员并不清楚。位于许多免疫细胞表面的趋化因子受体在细胞功能发挥上扮演着关键角色,而趋化因子是一类能结合这些受体并控制白细胞运动和行为的小型蛋白。 尽管该趋化因子受体家族非常重要,但研究人员并不清楚其被激活的机制,近日,一篇刊登在国际杂志Science Advances上题为“Structural basis of the activation of the CC chemokine receptor 5by achemokine agonist”的研究报告中,来自瑞士巴塞尔大学等机构的科学家们通过研究成功解析了CCR5受体的激活机制,相关研究结果或为深入理解趋化因子受体的生物学特性迈出了重要一步,也为开发针对这一重要受体家族的新型药物提供了新的思路和希望。 CCR5在机体炎症和免疫防御功能发挥上扮演着关键角色,长期以来其一直被认为是开发抗HIV药物的重要靶点,研究者Stephan Grzesiek解释道,我们对CCR5的研究要追溯到25年前,其是抗击AIDS重要的一部分;同时其的确也是HIV感染机制的重要基础,但其在许多其它病理学过程中似乎也非常重要,特别是癌症和炎性疾病。然而,为了深入利用CCR5进行治疗目的,我们就需要在原子水平上理解如何通过与其趋化因子结合从而发挥激活作用。 截止到目前为止,对这一现象的研究一直受到了阻碍,因为研究人员很难观察到该受体与激活它的分子结合时的3D结构,为此,研究人员就利用低温冷冻电镜技术进行了相关研究,该技术能保存并观察生物体内的最小元素结构;为了理解整个过程,研究人员非常有必要利用与受体结合且比天然受体更加稳定的工程化趋化因子,为此研究人员就能利用在HIV药物研究过程中所发现的分子,而事实上,这些突变体会过度激活受体,而另一些则会完全阻断这些受体的功能。 嵌入到细胞膜中的受体就好像“锁子和钥匙”的机制一样发挥作用,趋化因子结构的一个特定部分必须适应CCR5锁来激活受体结构的变化,随后就会诱发白细胞的激活和迁移,趋化因子的激活能力受到了特定氨基酸的影响,这些氨基酸必须以特定的模式进行排列;而如果趋化因子的这部分采用了直线形状,其就能够成功激活受体的表达;但如果氨基酸被改变,分子就会采用略微不同的形状,尽管其与受体保持着非常牢固的结合作用,但却会阻断它的激活,因此这些微小的改变就会使得受体激活剂和抑制剂之间存在一定的差异。 查看详细>>

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9 2021年6月CRISPR/Cas最新研究进展 2021-07-05

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6月份,有哪些重大的CRISPR/Cas研究或发现呢? 1.Science子刊:利用脂质体纳米颗粒递送靶向IL1RAP基因的CRISPR/Cas9,可让白血病干细胞无处可逃 doi:10.1126/sciadv.abg3217 急性骨髓性白血病(AML)是一种侵袭性的血癌,只有28%的AML患者能够存活5年。作为一种异质性血液恶性肿瘤,AML以异常增殖和分化受损为特征,是成人急性白血病的主要类型,在美国所有白血病亚型中死亡人数最多。 在一项新的研究中,来自美国和韩国的研究人员开发出一种攻击白血病的最新方法,该方法有点像消灭蟑螂。它是一个三步骤过程:使用尖端技术诱导、诱捕和杀死白血病细胞的根源:白血病干细胞(leukemia stem cell,LSC),又称为白血病起始细胞(leukemia-initiating cell,LIC)。这一发现对于治疗AML患者具有重要的临床意义。相关研究结果近期发表在Sciences Advances期刊上,论文标题为“Scaffold-mediated CRISPR-Cas9 delivery system for acute myeloid leukemia therapy”。 这些作者开发的这种新方法使用可以编辑细胞内基因的CRISPR/Cas9技术。具体而言,他们使用一种生物还原性脂质体封装的Cas9/单向导RNA(sgRNA)核糖核蛋白[脂质体纳米颗粒(LNP)-Cas9 RNP]来靶向人类LSC中的关键基因:白细胞介素-1受体辅助蛋白(IL1RAP)。为了增强对LSC的靶向性,他们将LNP-Cas9 RNP和趋化因子CXCL12α装载到模拟骨髓微环境的涂有间充质干细胞膜的纳米纤丝(mesenchymal stem cell membrane–coated nanofibril,MSCM-NF)支架上。 在体外,CXCL12α释放诱导LSC迁移到MSCM-NF支架上,LNP-Cas9 RNP就高效地对LSC中的IL1RAP基因进行编辑,从而实现IL1RAP基因敲除。IL1RAP基因敲除会降低LSC集落生成能力和白血病负荷。基于MSCM-NF支架的递送可增加LNP-Cas9在骨髓腔中的停留时间。总之,通过装载CXCL12α的LNP/MSCM-NF支架局部持续递送Cas9/IL1RAP sgRNA提供了一种高效减少LSC生长的策略,从而改善AML疗法。 2.NEJM:科学家进行首个人类临床试验利用CRISPR-Cas9基因魔剪来剔除编码甲状腺素运载蛋白淀粉样变性的基因 doi:10.1056/NEJMoa2107454 转甲状腺素淀粉样变性(Transthyretin amyloidosis)又称为ATTR淀粉样变性,其是一种威胁患者生命的疾病,主要特点表现为错误折叠的转甲状腺素蛋白(TTR)在组织中逐渐积累,主要表现为神经组织和心脏组织。NTLA-2001是一种体内进行基因编辑的治疗性制剂,其主要通过降低血清中TTR的浓度来治疗ATTR淀粉样变性,其基于CRISPR-Cas9而被开发,主要包括一个包裹编码Cas9蛋白的信使RNA的脂质纳米颗粒和一个靶向作用TTR的单一导向RNA分子。 近日,一篇发表在国际杂志New England Journal of Medicine上题为“CRISPR-Cas9 In Vivo Gene Editing for Transthyretin Amyloidosis”的研究报告中,来自英国伦敦大学学院等机构的科学家们通过研究进行了首个涉及在体内利用CRISPR对人类基因编辑的临床试验;文章中,研究者所开发的这种CRISPR技术能帮助治疗ATTR淀粉样变性患者,同时研究人员还对6名患者注射了名为NTLA-2001的疗法以作为1期临场试验的一部分。 这种疗法由携带基因组编辑器至肝脏的脂质纳米颗粒组成,该过程的读一部分涉及对所有编辑的基因进行指导,而第二部分则涉及利用RNA信息来传递进行基因编辑。在试验中,患者被分为多组,每一种都接受不同剂量的NTLA-2001疗法,随后对患者进行测试的结果显示,那些接受0.1mg剂量疗法的患者机体中TTR蛋白的水平下降了52%,而接受0.3mg剂量的患者机体中TTR的水平则平均下降了87%。 3.Sci Adv:新型药物分子或能杀灭并限制肠癌细胞的再生和进展 doi:10.1126/sciadv.abf2567 肠癌是澳大利亚普通人群第二大致命性的癌症,每周大约都有300名澳大利亚人被诊断为这类癌症,而且有超过100人会死于这种疾病;在澳大利亚,女性患肠癌的风险大约为8%,而男性则为10%。Wnt/β-连环蛋白的异常激活或许是结直肠癌生长的关键驱动因素,而且在临床上具有重要的治疗意义。 近日,一篇发表在国际杂志Science Advances上题为“Genome-scale CRISPR-Cas9 screen of Wnt/β-catenin signaling identifies therapeutic targets for colorectal cancer”的研究报告中,来自哈德逊医学研究所等机构的科学家们通过研究发现,正在试验的一种白血病药物或有望帮助抵御肠癌。 本文研究中,研究人员在全球首次利用诺贝尔医学或生理学奖得主所开发的CRISRP基因编辑技术进行研究后发现,一种白血病药物或有望帮助抵御肠癌。文章中,研究人员利用CRISRP技术识别了肠癌肿瘤的新型靶点,这时候他们发现了一种与急性髓性白血病相关的基因KMT2A或能促进肠癌进展,其会通过促进肿瘤的失控生长来发挥作用,同时还能推动癌细胞进行自我更新,并抑制肿瘤的消退或分化。 随后研究者利用两种抑制KMT2A基因表达的制剂进行了相关研究,结果发现,这些药物能阻断肠癌生长和自我更新,但同时对正常细胞的损伤较小;这些抑制剂与目前在临床上使用的用于治疗白血病的制剂非常相似。研究者Chunhua Wan说道,靶向作用KMT2A基因或能逆转肠癌细胞的侵袭性和攻击性,并能重新对其进行教育来使其转变为正常细胞。 4.Nat Commun:基因组研究或能揭示潜在的组合性疗法或能有效治疗三阴性乳腺癌 doi:10.1038/s41467-021-23316-4 乳腺癌是全球女性因癌症死亡的主要原因,每天全球都有大约1700人因该病而死亡;尽管绝大多数乳腺癌都是可以治疗的,但最具侵袭性的乳腺癌亚型—三阴性乳腺癌(TNBC)具有较高的复发率、转移潜力大,且往往会对常规疗法产生一定的耐受性,从而导致患者预后和生存质量较差。近日,一篇发表在国际杂志Nature Communications上题为“In vivo genome-wide CRISPR screen reveals breast cancer vulnerabilities and synergistic mTOR/Hippo targeted combination therapy”的研究报告中,来自麦吉尔大学健康中心等机构的科学家们通过进行一项临床前研究发现,一种新型的靶向性组合性疗法或能有效降低转移性乳腺癌患者的肿瘤生长,相关研究结果有望帮助开发治疗三阴性乳腺癌的新型一线靶向性疗法,并有望迅速过渡到人体的临床试验阶段。 研究者Jean-Jacques Lebrun说道,目前针对三阴性乳腺癌并没有靶向性疗法,化疗治疗甚至还会使得这些肿瘤富含癌症干细胞,且会对患者带来不利影响,正如我们在此前研究中观察到的那样。虽然大多数乳腺癌都有三种常见的主要受体中的一种,这就好像疗法的入门闸口一样,即雌激素受体、孕激素受体和一种称之为人类表皮生长因子受体(HER2)的蛋白质,但三阴性乳腺癌并没有上述三种受体,这类乳腺癌亚型因此而得名;利用诸如基因编辑和全基因组分子方法,研究人员识别出了两种通路或能在治疗性策略中被靶向作用。 研究人员的研究发现超出了他们的预期,这两种药物能以协同的方式来发挥作用,而且利用细胞和患者机体衍生的异种移植模型进行研究后他们发现,这两种药物或能有效减少肿瘤在体内和体外的生长。实验中,研究人员注意到,维替泊芬或能通过细胞凋亡来诱导细胞死亡,而另一方面Torin1则是通过一种非细胞凋亡的机制—巨胞饮(macropinocytosis)的过程来诱发细胞死亡,巨胞饮是一种被称为“细胞饮水”的内吞过程,其能允许细胞外的所有营养物质和液体内吞入细胞,最终导致细胞内爆以及灾难性的细胞死亡。 5.Nature:重大进展!利用碱基编辑让致病性血红蛋白无害化,有望治疗镰状细胞病 doi:10.1038/s41586-021-03609-w 人体内的血红蛋白是红细胞中运输氧气的特殊蛋白质,由珠蛋白和血红素组成。珠蛋白含有4个亚基(α2β2),每个亚基连接1个称为血红素的辅基分子。血红蛋白基因(HBB)的点突变导致异常血红蛋白的产生。已发现数百种异常血红蛋白,其中只有一小部分引起疾病发生,最常见也最了解的疾病是镰状细胞病(SCD)。SCD是一种常见的致命性常染色体隐性遗传病,由HBB基因突变引起。这种疾病每年影响全世界30多万名新生儿。它导致了患者的慢性疼痛、器官衰竭和早期死亡。 在一项新的研究中,由来自美国布罗德研究所和圣犹大儿童研究医院的研究人员领导的一个研究团队证实一种碱基编辑方法能够高效地校正患者造血干细胞中和小鼠体内导致SCD的基因突变。这种基因编辑治疗利用碱基编辑将致病性的血红蛋白基因转化为良性的基因变体,挽救了SCD动物模型中的疾病症状,使健康的血细胞得以持久地产生。相关研究结果于2021年6月2日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Base editing of haematopoietic stem cells rescues sickle cell disease in mice”。 SCD的根源是患者携带血红蛋白基因HBB的两个突变拷贝。这两个突变拷贝导致红细胞从圆盘状转变为镰刀状,引发一连串事件,最终导致器官损伤、复发性疼痛和早期死亡。在这项研究中,这些作者使用了一种称为碱基编辑的分子技术,在人类造血干细胞中和SCD小鼠模型体内直接将致病性的HBB基因(HBBS)转换成无害的望加锡(Makassar)HBB基因变体(HBBG)。 论文共同通讯作者、布罗德研究所梅金医疗转化技术研究所主任、哈佛大学教授、霍华德-休斯医学研究所研究员David Liu说,“我们能够在细胞模型和动物模型中使用定制的碱基编辑器来校正致病性的基因变体,而不需要诱导双链DNA断裂或在基因组中插入新的DNA片段。这是一项重大的团队努力,我们希望碱基编辑将为SCD治疗策略提供一个有希望的基础。我们的研究说明了多学科合作在开发基于机制的新型遗传疾病治疗方法方面的力量和和兴奋点。特别是,我们结合了蛋白质工程、碱基编辑和红血球生物学方面的专业知识,从而构建出一种治疗和可能治愈SCD的新方法。” 6.Science:中美科学家揭示耶尔森菌感染诱导宿主细胞焦亡机制 doi:10.1126/science.abg0269 致病菌采用了多种策略来破坏宿主的先天免疫信号以促进其感染。以前的研究显示,耶尔森菌效应蛋白YopJ靶向并抑制TAK1(transforming growth factor-β–activated kinase 1,转化生长因子-β活化激酶1)以阻止促炎性细胞因子的产生。为了反击,宿主细胞通过启动RIPK1(receptor-interacting serine/threonine-protein kinase 1,受体相互作用丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶1)依赖性的caspase-8引导的gasdermin D(GSDMD)裂解而触发细胞焦亡(pyroptosis)。然而,RIPK1-caspase-8-GSDMD轴在耶尔森菌感染期间如何被指导仍然是未知的。 在一项新的研究中,来自中国科学院、中国科学院大学、美国波士顿儿童医院和哈佛医学院的研究人员通过无偏见的CRISPR筛选发现了溶酶体膜驻留的Rag-Ragulator复合物在耶尔森菌感染触发的细胞焦亡中的关键和意外作用。相关研究结果发表在2021年6月25日的Science期刊上,论文标题为“The lysosomal Rag-Ragulator complex licenses RIPK1–and caspase-8–mediated pyroptosis by Yersinia”。 这些作者发现,Rag-Ragulator复合物成分的缺失使得宿主细胞不能应对耶尔森菌感染诱导的细胞焦亡,这表明Rag-Ragulator复合物在caspase-8介导的细胞焦亡中发挥着重要作用。此外,他们发现,在感染致病性耶尔森菌或其模拟物(脂多糖加TAK1抑制剂)后,含有FADD-RIPK1-caspase-8的复合物通过Rag-Ragulator复合物被招募到溶酶体膜,这一过程取决于Rag GTP酶的活性和Rag-Ragulator的溶酶体结合,但不取决于Ragulator激活的mTORC1(mechanistic target of rapamycin complex 1)。 这项研究揭示了Rag-Ragulator在耶尔森氏菌感染期间由TAK1抑制诱导的细胞焦亡中的关键作用。Rag-Ragulator在caspase-8介导的细胞焦亡中的新作用证实了它作为监测环境线索的中心枢纽的关键功能,这不仅决定细胞是否增殖,也可以决定细胞是否存活。 7.Nat Med:工程化的酵母益生菌或有望帮助治疗人类炎性肠病 doi:10.1038/s41591-021-01390-x 炎性肠病(IBD,Inflammatory bowel disease)是机体胃肠道的一种复杂慢性炎性障碍,由机体共生微生物和宿主细胞所产生的胞外三磷酸腺苷(eATP)能够激活嘌呤信号,并促进肠道炎症和病理学表现。生活在人类肠道中的微生物世界会对人类健康产生深远的影响,包括炎性肠病在内的多种疾病都与这些微生物的平衡有关,这表明,恢复微生物菌群正确的平衡或能帮助治疗疾病,目前市场上的许多益生菌(包括活的酵母菌和细菌)已经在健康肠道的背景下通过进化得到了一定的优化;然而,为了治疗诸如炎性肠病等复杂的人类疾病,研究人员就需要利用益生菌来发挥多种功能,包括关闭炎症的能力、逆转损伤且恢复肠道微生物组的功能。近日,一篇发表在国际杂志Nature Medicine上题为“Self-tunable engineered yeast probiotics for the treatment of inflammatory bowel disease”的研究报告中,来自多伦多大学等机构的科学家们通过研究开发了一种“设计者益生菌”,这种经过改造的工程化酵母菌或能帮助诱导多种治疗炎性肠病的多种效应。 这篇研究报告中,研究人员利用酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)开发了特殊的益生菌,在基因魔剪CRISPR/Cas9的帮助下,研究人员引入了能感知炎症并对其产生反应的遗传元件,其能通过分泌特殊酶类来降解参与机体炎症发生的关键分子。这种工程化的酵母菌能分泌多种水平的酶类,这主要取决于肠道某个位置所存在的炎性信号的水平,这就意味着这种益生菌或许会对炎症产生一种高度局部化的反应;在小鼠机体中,这种工程化的酵母菌能成功抑制肠道炎症,并降低纤维化发生且能恢复肠道微生物组的平衡。 为了将这种新型治疗性平台引入用以治疗炎性肠病和其它人类疾病,研究者Quintana及其同事就需要进行安全性研究;下一步他们计划不断优化并检测这种工程化的酵母菌是否能加速机体的组织修复(除了治疗炎性肠病外),目前研究者们正在调查是否能利用工程化的益生菌来治疗癌症免疫疗法所产生的副作用—结肠炎。研究人员想利用这种合成生物学工具设计出在自然界能够找到的东西;通过对益生菌进行工程化修饰,研究者旨在产生更多个体化、局部化且高度受控的疗法来治疗肠道及其以外组织所出现的疾病。 8.Theranostics:血清素/HTR1E信号阻断慢性应激促进的卵巢癌进展 doi:10.7150/thno.58956 许多流行病学和临床研究表明,心理应激与癌症的发展和对治疗的抵触有关。应激激素,尤其是糖皮质激素诱导的免疫抑制微环境已被广泛研究。然而,其他与应激相关的神经递质,如5-羟色胺(5-羟色胺,5-HT),对癌症发展的影响才刚刚开始显现。在本研究中,作者的目的是确定新的神经递质参与应激诱导卵巢癌(OC)的生长和扩散,并揭示主要的潜在信号通路和治疗意义。最终作者发现了5-羟色胺/HTR1E信号在预防慢性心理应激促进的OC进展中的重要作用,提示HTR1E特异性激动剂和SRC抑制剂对遭受心理应激的OC患者有潜在的治疗价值。 在原位OC小鼠模型的全基因组CRISPR/Cas9基因敲除筛选中,作者发现一个5-羟色胺受体,即HTR1E,位于前十个候选基因之列。本研究将应激模型与卵巢癌原位小鼠模型相结合,揭示了HTR1E介导的5-羟色胺下游信号转导在抑制卵巢癌生长和腹膜播散中的重要作用,为应激促进卵巢癌进展提供了新的机制。 在卵巢5-羟色胺的GPCRs中,HTR1E的高表达与致癌的SRC信号负偶联,抑制SRC激活的下游通路,包括MEK-ERK、PI3K-AKT和FAK,最终导致抑制细胞的增殖、迁移和EMT过程,从而有利于OC的生长和扩散。慢性应激导致卵巢局部5-羟色胺减少或HTR1E表达减少将减弱HTR1E对SRC激活的抑制作用,导致OC生长和扩散增加。用特异性HTR1E激动剂或特异性SRC抑制剂重新激活5-羟色胺/HTR1E信号是抑制慢性应激促进的OC生长和扩散的一种有前途的策略。 查看详细>>

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10 2021年5月CRISPR/Cas最新研究进展 2021-06-01

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5月份,有哪些重大的CRISPR/Cas研究或发现呢? 1.Nat Commun:利用CRISPR/Cas9介导的A2AR基因缺失可显著增强CAR-T细胞抵抗一系列癌症的疗效 doi:10.1038/s41467-021-23331-5 在CAR-T细胞疗法中,先收集患者自身的免疫细胞,并对它们进行基因改造,然后将它们输注回患者体内以对抗他们体内的癌症。世界各地的科学家们正在开发一种潜在的新方法,使得CAR-T细胞疗法对乳腺癌和其他实体癌更加有效。 腺苷(adenosine)是一种限制抗肿瘤免疫反应的免疫抑制因子,通过激活腺苷A2A受体(adenosine A2A receptor,A2AR)来抑制包括T细胞在内的多种免疫细胞亚群。在一项新的研究中,澳大利亚研究人员通过使用小鼠和人类CAR-T细胞,发现利用临床相关的CRISPR/Cas9策略靶向A2AR,可显著提高这些细胞的体内疗效,从而改善小鼠的生存。相关研究结果于2021年5月28日发表在Nature Communications期刊上,论文标题为“CRISPR/Cas9 mediated deletion of the adenosine A2A receptor enhances CAR Tcell efficacy”。 这些作者发现,在CAR刺激后,通过shRNA敲降A2AR可以促进小鼠CAR-T细胞的效应功能,并增强CAR-T细胞在体内的效应功能,但这也与持久性降低有关。相反,在小鼠和人类衍生的CAR-T细胞中,CRISPR/Cas9介导的A2AR缺失可以破坏腺苷的免疫抑制作用并增强效应功能,同时对CAR-T细胞的记忆表型或持久性没有有害影响。此外,由经过基因编辑的人类CAR-T细胞诱发的体内抗肿瘤功效的增强与肝脏毒性的酶学读数和组织切片分析所定义的毒性无关。 这些结果表明,与shRNA介导的A2AR敲降或与A2AR药物拮抗剂相结合相比,使用CRISPR/Cas9诱导A2AR的完全敲除是一种增强CAR-T细胞功能的卓越治疗方法。鉴于经过CRISPR/Cas9基因编辑的CAR-T细胞正在用于临床试验,这种方法很容易转化为临床应用。此外,通过CRISPR/Cas9介导的基因编辑靶向A2AR适用于CAR-T细胞治疗包括乳腺癌、卵巢癌、肺癌、急性髓系白血病、多发性骨髓瘤和非霍奇金淋巴瘤在内的多种肿瘤类型,在这些肿瘤类型中,人们已发现腺苷信号可抑制抗肿瘤免疫反应。 2.Science子刊:利用两种基因编辑策略精确校正DMD外显子缺失突变,可恢复97%的dystrophin蛋白产生 doi:10.1126/sciadv.abg4910 杜兴氏肌肉萎缩症(Duchenne muscular dystrophy,DMD,也译为杜兴氏肌肉营养不良症)是儿童中的一种最常见的致命性遗传疾病。DMD在男孩中的发病率为1/5000。它导致肌肉和心脏衰竭,并导致在30岁出头时过早死亡。当患者的肌肉退化时,他们被迫坐在轮椅上,而且当他们的横膈膜减弱时,他们最终依赖呼吸器进行呼吸。尽管科学家们几十年来已知抗肌萎缩蛋白(dystrophin)编码基因发生让这种蛋白不能表达的突变导致这种疾病,但是迄今为止还没有一种有效的治疗方法存在着。虽然科学家们已鉴定出导致DMD的数千种不同突变,但是这些突变往往集中在dystrophin基因的某些部分上。其中的一些突变导致肌肉细胞产生短小、功能较差的dystrophin蛋白版本。 在一项新的研究中,来自美国德克萨斯大学西南医学中心的研究人员成功地采用了一种新型的基因疗法来治疗DMD小鼠,独特地利用基于CRISPR-Cas9的工具来恢复在许多DMD患者中缺失的一大部分dystrophin蛋白。这种方法可能会开发用于治疗DMD的方法,并为其他遗传性疾病的治疗提供参考。相关研究结果近期发表在Science Advances期刊上,论文标题为“Precise correction of Duchenne muscular dystrophy exon deletion mutations by base and prime editing”。 这些作者利用了这样一个事实,即dystrophin基因是由许多不同的称为外显子的片段组成的,其中的一些外显子是可有可无的。在大约8%的DMD男孩中,由于51号外显子中发生导致身体停止产生这种蛋白的缺失突变(?Ex51),近一半的dystrophin蛋白缺失了。他们开发出多种成功的CRISPR-Cas9核苷酸基因编辑策略,以跳过这种错误的“停止”信号,恢复了97%的dystrophin蛋白产生。一些策略通过移除相邻的外显子而发挥作用,而其他策略则利用微小的基因增减来使这种蛋白的产生回到正轨。这意味着他们的方法的力量在于不需要为每个携带新突变的DMD患者采取新的基因编辑策略,相反可以采用一种综合的方法校正多种不同的突变。 当这些作者在携带dystrophin突变的小鼠身上使用这种新方法时,在三周内,dystrophin蛋白的功能性版本在所有腿部肌肉纤维的一半以上中恢复了。此外,他们发现,他们可以使用从患有DMD的小鼠或人类体内分离出的细胞,在治疗前测试该方法是否会在某个特定患者中取得成功。分离的细胞在体外经诱导后产生诱导性多能干细胞(iPS细胞),随后让ips细胞分化为心肌细胞。 具体而言,他们将腺嘌呤碱基编辑器(ABE)的一个优化版本(即ABEmax)包装到腺相关病毒9(AAV9)载体中,并作为split-intein反式剪接系统,通过肌肉内注射将携带ABEmax的AAV9递送到?Ex51 DMD小鼠模型中,可恢复dystrophin蛋白表达。然后,他们验证了ABEmax通过靶向剪接供体位点(SDS)在DMD基因座上进行外显子跳读的功效,以及在人类ΔEx51 DMD ips细胞中进行外显子重构(exon reframing)的引导编辑(prime editing,即融合的逆转录酶通过扩展的向导RNA模板引入编辑)的功效。在培养皿中,他们可以观察这两种基因编辑方法是否有助于心肌细胞更好地发挥作用。他们指出利用来自DMD患者的ips细胞分化而来的心肌细胞,他们快速测试了他们的核苷酸基因编辑方法,并证实dystrophin蛋白成功恢复了。 3.Nature:在体内对PCSK9基因进行碱基编辑可将猴子体内的坏胆固醇降低约60% doi:10.1038/s41586-021-03534-y 基因编辑技术,包括CRISPR-Cas核酸酶和CRISPR碱基编辑器,有可能永久性地修改患者体内的致病基因。在非人灵长类动物的靶器官中展示持久性的编辑是在临床试验中对患者进行体内基因编辑之前的关键一步。 在一项新的研究中,来自美国Verve治疗公司和宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的研究人员开发出一种CRISPR基因编辑技术,该技术降低了试验猴子血液中的胆固醇水平。相关研究结果发表在2021年5月20日的Nature期刊上,论文标题为“In vivo CRISPR base editing of PCSK9 durably lowers cholesterol in primates”。 该方法及使用一种碱基编辑技术,该技术由编码腺嘌呤碱基编辑的信使RNA(mRNA)和向导RNA(gRNA)组成,它们两者被封装在脂质纳米颗粒中,这样就可将脂质纳米颗粒一次性注射到食蟹猴的肝脏中。值得注意的是,这种碱基编辑技术能够将DNA中的一个核苷酸替换为另一个核苷酸,而不需要切断DNA双螺旋。之前的研究已表明,这种基因编辑技术更加精确,这意味着比其他CRISPR技术产生更少的错误。在这项新的研究中,这些作者利用CRISPR碱基编辑器将一个腺嘌呤转化为鸟嘌呤,将一个胸腺嘧啶替换为胞嘧啶,从而使PCSK9基因完全丧失了能力。 在单剂注射后,这些作者定期测试食蟹猴的胆固醇水平。他们发现,仅仅一周之后,PCSK9蛋白的水平下降了约90%,低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)水平下降了约60%。他们还发现,这两种下降幅度至少保持了高达10个月的时间。 4.Nat Biotechnol:在体内利用腺嘌呤碱基编辑器让PCSK9发生单点突变,大幅和持续地降低坏胆固醇水平 doi:10.1038/s41587-021-00933-4 碱基编辑是一种新型的基因编辑方法,它可以精确地改变DNA序列中的单个核苷酸。在一项新的研究中,来自瑞士、加拿大、美国和荷兰的研究人员利用碱基编辑在一个特定的基因中产生这样的一个点突变,成功地持续降低了小鼠和猕猴血液中较高的低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)水平。这为治愈遗传性代谢性肝病患者提供了可能。相关研究结果于2021年5月19日在线发表在Nature Biotechnology期刊上,论文标题为“In vivo adenine base editing of PCSK9 in macaques reduces LDL cholesterol levels”。 在这项新的研究中,这些作者证实一种精确的基因编辑方法---腺嘌呤碱基编辑器(ABE)---能够大幅度地和持续地降低较高的LDL-C水平。他们利用ABE在一个编码PCSK9的基因中引入了一个单点突变。这种蛋白参与了LDL-C从血液到细胞的摄取。他们在小鼠和猕猴身上诱导的基因突变成功地阻断了PCSK9,这导致血液中的LDL-C浓度显著降低。这为患有家族性高胆固醇血症(一种遗传性的高胆固醇水平)的患者提供了一种潜在的疗法。 这些作者使用的基因编辑技术称为碱基编辑器。碱基编辑器可将DNA分子中的单个碱基转变为另一个碱基。比如,腺嘌呤碱基编辑器(ABE)将腺嘌呤(A)转换成鸟嘌呤(G)。碱基编辑器比以前的作为分子剪刀起作用的CRISPR-Cas核酸酶更精确地完成这一工作。为了控制这种碱基编辑工具递送到动物的肝脏中,他们采用了用于COVID-19 mRNA疫苗的RNA技术。然而,他们没有将编码SARS-CoV2刺突蛋白的RNA封装到脂质纳米颗粒中,而是将编码ABE的RNA封装到脂质纳米颗粒中。 这些作者将RNA-脂质纳米颗粒静脉注射到小鼠和猕猴体内,导致细胞对碱基编辑器工具的肝脏特异性摄取和短暂性产生。在小鼠中多达三分之二的PCSK9基因被编辑,而在非人类灵长类动物猕猴中多达三分之一的PCSK9基因被编辑,导致LDL-C水平大幅下降。此外,他们仔细评估了是否在不希望的位置发生了非特异性编辑,但没有发现这种脱靶事件的迹象。 5.Cell子刊:新研究利用CRISPR-Cas9成功地对人单核细胞进行基因编辑 doi:10.1016/j.celrep.2021.109105 自CRISPR-Cas9基因编辑技术问世以来的十年间,科学家们已经利用该技术剔除或改变了越来越多的细胞类型中的基因。如今,在一项新的研究中,来自美国格拉德斯通研究所和加州大学旧金山分校的研究人员将人类单核细胞---在免疫系统中发挥关键作用的白细胞---添加到了这一列表中。他们将CRISPR-Cas9应用于单核细胞,并展示了这种技术对了解人类免疫系统如何对抗病毒和细菌的潜在价值。这种技术为鉴定出对单核细胞功能最重要的人类基因以及针对一系列病原体提出新的治疗策略打开了大门,也为更多关于主要传染病和人类免疫细胞之间相互作用的研究奠定了基础。相关研究结果发表在2021年5月11日的Cell Reports期刊上,论文标题为“Efficient generation of isogenic primary human myeloid cells using CRISPR-Cas9 ribonucleoproteins”。 这些作者发现,用他们基于CRISPR的方法编辑的单核细胞仍然可以产生巨噬细胞和树突细胞。为了证实这些新编辑的细胞是否表现正常,他们用导致结核病的细菌感染了实验室里生长的细胞。他们发现,源自编辑过的单核细胞的巨噬细胞仍有能力吞噬这种病体。 这些作者接下来发现,使用CRISPR-Cas9去除单核细胞中的基因SAMHD1---因此也去除所产生的巨噬细胞--使得这些细胞被HIV感染的几率提高了50倍以上。虽然已知SAMHD1可以保护人类细胞免受HIV感染,但该实验证实了他们在单核细胞中的基因编辑方法的成功,以及它在研究疾病方面的前景。 6.Science:利用源自宿主细胞的非典型crRNA可实现Cas9的多重RNA检测 doi:10.1126/science.abe7106;doi:10.1126/science.abi9335 CRISPR-Cas免疫系统通过CRISPR RNA(crRNA)的引导降解外来遗传物质。crRNA作为间隔重复序列单元被编码在这种系统的CRISPR阵列中。每个crRNA通常由对CRISPR阵列进行转录而来的前体进行加工而成,然后与这种系统的Cas效应核酸酶(比如Cas9)合作,直接裂解靶核酸。在作为Cas9核酸酶和许多CRISPR技术的来源的II型系统中,crRNA加工和随后Cas9的DNA靶向需要反式激活crRNA(trans-activating crRNA,tracrRNA)。tracrRNA与转录的CRISPR阵列中每个crRNA的“重复序列”部分杂交。然后,宿主的RNase III裂解形成的RNA茎,产生加工后的crRNA:tracrRNA双链,以供Cas9使用。目前还不清楚的是crRNA是否局限于CRISPR-Cas位点,还是可以从基因组的其他地方获得。 在一项新的研究中,来自德国维尔茨堡大学等研究机构的研究人员发现crRNA可以来自CRISPR-Cas位点以外的宿主RNA,这促进他们开一种新的基于Cas9的诊断平台,允许在一次测试中可扩展地检测多种生物标志物。相关研究结果于2021年4月27日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Noncanonical crRNAs derived from host transcripts enable multiplexable RNA detection by Cas9”。 这些作者利用RIP-seq技术和MEME在线工具寻找揭示来自空肠弯曲菌(Campylobacter jejuni)的Cas9(CjeCas9)可以结合的细胞宿主RNA。他们发现两个显著的序列基序:基序#1和基序#2。基序#1与crRNA2引导部分的13个核苷酸互补。令人惊讶的是,基序#2与tracrRNA反重复结构域(anti-repeat domain)的21个核苷酸互补。由于作为crRNA生物发生的一部分,该结构域通常与crRNA重复序列杂交,基序#2提出了这些细胞RNA与tracrRNA杂交从而潜在地成为具有类似crRNA功能的RNA的有趣可能性。 这些富集的RNA片段的Cas9结合、预测的tracrRNA配对和长度分布表明,tracrRNA与内源性RNA配对,形成了非典型的crRNA(ncrRNA)。因此,预计ncrRNA可以将Cas9引导到两侧为前间区序列邻近基序(protospacer-adjacent motif,PAM)的互补DNA靶标上,类似于典型的crRNA。由于产生检测到的ncrRNA的所有基因都没有正确放置的PAM,因此预计ncrRNA不能引导Cas9裂解它们的起始基因组位点。 这些作者进一步证实,重编程的tracrRNA(reprogrammed tracrRNA,Rptr)可以将感兴趣的RNA的存在与Cas9的序列特异性DNA靶向联系起来。这种能力可以使Cas9在体内的应用(比如多重转录记录或转录依赖的编辑)成为可能。最直接的应用涉及通过LEOPARD(Leveraging Engineered tracrRNAs and On-target DNAs for PArallel RNA Detection,利用工程tracrRNA和在靶DNA进行平行RNA检测)在体外进行多重RNA检测。 目前的CRISPR诊断主要依靠Cas12a或Cas13寻找样品中的双链DNA或RNA靶标,在此过程中,靶标识别引起非特异性的单链DNA或RNA裂解荧光报告分子。非特异性荧光读取实际上将一次测试限制为针对一个靶序列。相反,重编程tracrRNA将识别到的RNA转化为ncrRNA,这将引导Cas9靶向匹配的DNA。Cas9结合或裂解匹配的DNA序列将表明样品中存在识别到的RNA。由于每个DNA靶标的序列都是独一无二的,大量的靶序列可以在一次测试中被平行监测。这些作者将由此产生的诊断平台称为LEOPARD。 7.Nat Commun:全基因组CRISPR筛选揭示乳腺癌的易感性和mTOR/Hippo协同潜在靶向治疗策略 doi:10.1038/s41467-021-23316-4 三阴性乳腺癌(TNBC)与侵袭性病理特征相关,包括组织学评分高、有丝分裂指数高、更高的转移率和复发率、缺乏靶向治疗手段以及患者的预后不良等。TNBC作为一种异质性疾病,尽管已将其进行分类,但由于疾病的异质性,TNBC的发病机制的了解仍有限,这也使得有效治疗策略的开发成为了一项艰巨的挑战。 使用基因组编辑系统(如CRISPR/Cas9技术)进行全基因组范围的遗传筛选已成为系统表征癌症易感性的先进工具。尽管最近的一些研究揭示了体内全基因组CRISPR筛查在非小细胞肺癌和白血病中的作用,但其有效性仍有待进一步的研究。 在该研究中,研究人员采用了无偏倚的体内全基因组CRISPR敲除筛选的方式,以在全基因组水平分析TNBC的癌症易感性,并确定致癌和抑癌通路之间的相互作用。 该研究揭示了TNBC患者中mTOR信号通路和Hippo信号通路是调节肿瘤功能的必不可少的组成成分。通过分析药物基质协同模型和患者来源移植瘤模型,研究人员进一步的建立了该治疗相关性,药理学抑制mTORC1/2和癌蛋白YAP能够有效的降低TNBC的肿瘤发生。 分子水平研究显示,虽然维替泊芬(verteporfin)诱导的对YAP抑制作用会导致细胞凋亡的发生,但torin1介导的对mTORC1/2抑制作用却能够促进巨胞饮(macropinocytosis)作用。Torin1诱导的巨胞饮作用能够进一步的促进维替泊芬的摄取,并显著增强其在癌细胞中的促凋亡作用。 查看详细>>

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