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1 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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2 2021年5月HIV研究亮点进展 2021-06-01

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5月份,有哪些重大的HIV研究或发现呢? 1.Cell:发现一组抗聚糖抗体可有效地中和HIV病毒 doi:10.1016/j.cell.2021.04.042 天然抗体可以靶向病原体表面上的宿主聚糖。在一项新的研究中,来自美国杜克大学人类疫苗研究所的研究人员报告,一组新发现的与HIV病毒外壳上的聚糖结合的抗体能够有效地中和这种病毒,并指出一种新的疫苗方法也可潜在地用于对抗SARS-CoV-2和真菌病原体。相关研究结果于2021年5月20日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“Fab-dimerized glycan-reactive antibodies are astructural category of natural antibodies”。 这些作者描述了在猴子和人类中发现的一类免疫细胞,它们产生一种独特的抗聚糖抗体(anti-glycan antibody)。这种新描述的抗体有能力附着在HIV外层的聚糖斑(a patch of glycans)上。这些聚糖斑是链状糖结构,类似于存在于宿主细胞表面上的聚糖。 这代表了一种新的宿主防御形式。这些新发现的抗体具有一种特殊的形状,可能对各种病原体有效。这些作者是在一系列探索是否存在靶向覆盖HIV外表面的聚糖的免疫反应中发现了这种抗体。 2.JEM:开发出一种新型小鼠模型可能是开发更好HIV疗法的关键 doi:10.1084/jem.20201908 普通小鼠不能感染HIV,而且以前的HIV小鼠模型使用了携带人类干细胞或CD4 T细胞的小鼠,其中人CD4 T细胞是一种可以感染HIV的免疫细胞。但这些模型往往效用有限,因为人类细胞很快就会将小鼠宿主的组织视为“外来的”,并进行攻击,使小鼠患上重病。 在一项新的研究中,美国研究人员开发出一种独特的临床前小鼠模型。为了避免小鼠组织遭受攻击,该模型携带的人类CD4 T细胞的一个亚群基本上排除了会攻击小鼠组织的细胞。他们发现这种小鼠模型可以有效地模拟长期HIV感染的动态,包括这种病毒对实验性疗法的反应。相关研究结果近期发表在Journal of Experimental Medicine期刊上,论文标题为“A participant-derived xenograft model of HIV enables long-term evaluation of autologous immunotherapies”。 这些作者预计这将成为研究HIV感染的基础科学和加快开发更好疗法的一个有价值的和广泛使用的工具。这种新小鼠模型是开发和测试针对HIV感染的细胞疗法的广泛努力的一部分。细胞疗法,如那些使用患者自己的工程化T细胞的疗法,在癌症治疗中越来越常见,并取得了一些显著的效果。许多研究人员希望类似的策略能够对HIV起作用,并且有可能是治愈性的。但由于缺乏良好的小鼠模型,阻碍了这种疗法的开发。 这些作者在这项研究中发现,先前在小鼠模型中发现的细胞攻击宿主问题主要是由于所谓的“幼稚(naïve)”CD4细胞造成的。这些是尚未接触到靶标的人CD4细胞,显然包括一个能够攻击多种小鼠蛋白质的细胞群体。当他们排除了幼稚CD4细胞,而只使用在血液中循环的人类“记忆”CD4细胞时,这些记忆CD4细胞在小鼠体内无限期地存活,而不会对它们的宿主造成重大损害。 3.Cell Host&Microbe:科学家开发出一种有望治愈HIV感染的新型混合制剂 doi:10.1016/j.chom.2021.04.014 据世界卫生组织数据显示,截止2019年底全球大约有3800万人感染了HIV。小型的CD4模拟化合物(CD4mc)能够促进抗体识别未配合病毒包膜(Env)上的表位来使得HIV-1感染的细胞对抗体依赖性的细胞毒性作用(ADCC,antibody-dependent cellular cytotoxicity)变得敏感,将CD4mc与两个CD4诱导(CD4i)抗体家族结合就能够使得Env稳定在对ADCC易感的构象上。 近日,一篇刊登在国际杂志Cell Host&Microbe上题为“Modulating HIV-1 envelope glycoprotein conformation to decrease the HIV-1 reservoir”的研究报告中,来自耶鲁大学医学院等机构的科学家们通过利用一种“分子开罐器”以及在感染个体机体血液中发现的抗体组合,成功减少了人源化小鼠机体HIV病毒库的规模和尺寸。本文研究结果能明显减缓动物模型在停止抗逆转录病毒疗法后病毒感染的复发。 人源化的小鼠是由没有自身免疫系统的免疫缺陷小鼠产生的,其机体中被移植了人类的免疫细胞,且能被用来研究影响人类机体免疫系统功能的疾病,比如癌症、白血病或HIV;文章中,研究人员开发了一种携带自然杀伤细胞(NK细胞)特殊的人源化小鼠模型,旨在研究其在HIV感染过程中发挥的作用。研究者Andres Finzi表示,通过将HIV感染者机体中天然存在的两种抗体与一种小型的“开罐器”分子进行结合,我们就能设法打开并稳定病毒包膜的易感形式;抗体能够识别病毒同时还能呼叫免疫NK细胞,从而就能摆脱受感染的细胞。 为了感染人类机体免疫系统的细胞,HIV会将其包膜与这些细胞表面的特定受体结合,包括一种名为CD4的分子,这种结合就会诱发病毒包膜形状的改变,这就是病毒进入宿主并感染宿主细胞的钥匙。2019年的一项研究结果表明,研究人员设计的一种小型CD4样分子或能扮演“开罐器”的角色,从而迫使病毒打开并暴露其包膜的易感部位。本文中,研究人员利用人源化小鼠进行研究结果发现,混合制剂不仅能限制病毒的复制,还能通过破坏被感染的细胞来降低HIV病毒库。 4.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”。 单核细胞是免疫细胞,在保卫人体免受病原体侵害方面具有广泛的作用。作为其正常功能的一部分,单核细胞可以产生另外两种免疫细胞类型:巨噬细胞和树突细胞,前者吞噬并摧毁体内的外来物,后者帮助识别病原体并触发更具特异性的免疫反应。然而,单核细胞是出了名地难以在实验室中研究。很少有单核细胞在血液中循环,而且它们在培养皿中的行为与它们在体内的行为不同。因此,将CRISPR-Cas9应用于单核细胞需要调整标准实验过程。这些作者必须开发一种不仅要改变单核细胞内的基因还要确保这些被编辑的细胞仍有功能的方法。编辑单核细胞具有挑战性,但是他们认为在其他免疫细胞中复制他们在T细胞上取得的成功非常重要。 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。 5.JCI:精英控制者是如何控制体内HIV活性的?或许得益于髓样树突状细胞的帮助! doi:10.1172/JCI146136 精英控制者(ECs,elite controllers,在不使用药物的情况下机体免疫系统能控制HIV的一类罕见人群)机体中对HIV-1复制的抑制作用经常被认为归因于T细胞所介导的免疫反应,而先天性免疫细胞的具体贡献,目前研究人员并不清楚。提到免疫力,常常会让人想起适应性免疫反应,其由抗体和T细胞组成,当遭受感染或接种疫苗后机体能学会如何抵御特殊的病原体,但免疫系统也有先天性免疫反应,其会使用一套特殊的技术来对病原体做出迅速非特异性的反应,或者支持机体的适应性免疫反应。 然而在过去一些年里,科学家们发现,先天性免疫反应的某些部分在某些情况下也可以通过训练来应对传染性的病原体,比如HIV。近日,一篇发表在国际杂志Journal of Clinical Investigation上题为“Long noncoding RNA MIR4435-2HG enhances metabolic function of myeloid dendritic cells from HIV-1 elite controllers”的研究报告中,来自MIT等机构的科学家们通过研究发现,精英控制者机体中拥有的髓样树突状细胞(myeloid dendritic cells)或能作为先天性免疫反应的一部分,来展示出受过训练的先天性免疫细胞的特征。 研究者Yu说道,利用RNA测序技术,我们识别出了一种名为MIR4435-2HG的长链非编码RNA,其在精英控制者髓样树突状细胞中处于较高水平,而髓样树突状细胞则拥有增强的免疫和代谢状态;研究结果表明,MIR4435-2HG分子或许是这种增强状态的重要驱动子,这就提示了一种训练有素的机体免疫反应。 髓样树突状细胞的主要工作就是支持T细胞,其是精英控制者控制HIV感染能力的关键;由于MIR4435-2HG分子仅会在来自精英控制者细胞中处于较高水平,其可能是机体应对HIV感染的学习性免疫反应的一部分,携带MIR4435-2HG水平增加的髓样树突状细胞同样含有高水平的RPTOR蛋白,该蛋白会驱动细胞的代谢,这种代谢水平的增加则会允许髓样树突状细胞更好地支持T细胞来控制HIV的感染。 6.Nat Commun:免疫疗法与抗逆转录病毒疗法的组合性疗法或能扩展先天性细胞控制HIV的活性 doi:10.1038/s41467-021-23189-7 如果在没有抑制性抗逆转录病毒疗法治疗的情况下,HIV感染就会进展为AIDS,而与HIV感染不同的是,诸如非洲绿猴等天然宿主所发生的非致病性感染的主要特点则是缺少肠道微生物的易位以及强大的二级淋巴自然杀伤细胞反应,这会导致慢性炎症的缺失以及淋巴结B细胞滤泡中SIV的有限传播。 日前,一篇发表在国际杂志Nature Communications上题为“IL-21 and IFNαtherapy rescues terminally differentiated NK cells and limits SIV reservoir in ART-treated macaques”的研究报告中,来自耶基斯国家灵长动物研究中心等机构的科学家们通过研究确定了一种白介素-21(IL-21)和干扰素α(IFNα)的组合性免疫疗法,当加入到抗病毒疗法(ART)中时就能有效产生高功能性的自然杀伤细胞(NK细胞),从而帮助控制并减少动物模型机体中的猴免疫缺陷病毒(Simian Immunodeficiency Virus,SIV),这一研究发现对于开发更多的新型疗法来控制HIV/AIDS至关重要,目前HIV/AIDS在全球影响着3800万人的健康。 当前,抗逆转录病毒疗法是治疗HIV/AIDS的主要疗法,该疗法能将患者机体的病毒水平降低到检测不到的水平,但这并非是一种治愈的手段,而且会受到诸如成本、坚持药物疗法计划和社会因素等多种因素的影响。为了减少对抗逆转录病毒的依赖性,这篇研究报告中,研究人员对16只SIV阳性且利用ART疗法治疗的猕猴进行研究,在包括猕猴在内的大多数非人类灵长类动物(NHPs)机体中,未经治疗的SIV感染会发展成AIDS样疾病,并会产生功能受损的NK细胞;这与SIV感染的天然灵长类宿主动物就形成了鲜明的对比,SIV感染的天然灵长类宿主动物不会进展为AIDS样疾病;确定为何天然宿主不会进展或者如何阻断疾病的进展对于抑制人类机体中HIV的感染和进展至关重要。 文章中,研究人员将仅使用ART治疗的动物与接受ART、IL-21和IFNα治疗的动物进行比较来评估ART疗法加上组合性免疫疗法是否以及如何影响宿主动物组织中病毒的水平。文章第一作者Justin Harper博士表示,本文研究结果表明ART疗法外加组合性疗法治疗的猕猴能够展现出增强的抗病毒NK细胞反应;这些强大的NK细胞反应或能帮助清除淋巴结中的细胞,而众所周知,淋巴结中会藏匿病毒病促进病毒的复制从而使得病毒能够持续存活;而靶向作用病毒的庇护所并知晓如何限制其复制或能有效控制HIV的增殖。 7.Scientific Reports:2100万数据证实,HIV患者更有可能死于COVID-19 doi:10.1038/s41598-021-85359-3 近日,来自宾夕法尼亚州立大学医学院的研究人员评估了先前22项研究数据,其中包括北美,非洲,欧洲和亚洲的近2100万参与者,以确定HIV/AIDS与COVID-19两者之间的关系。 在所有参与者中,大多数为男性,中位年龄是56岁。在HIV阳性人群中,最常见的合并症是高血压,糖尿病,慢性阻塞性肺疾病和慢性肾脏病。96%感染HIV/AIDS的患者接受抗逆转录病毒疗法。 结果显示,与没有感染HIV的人相比,HIV患者感染COVID-19风险高出24%,死于COVID-19的风险高出78%。而替诺福韦和蛋白酶抑制剂在降低COVID-19感染和死亡的风险方面的有益作用尚无定论。 具体而言,接受替诺福韦/恩曲他滨治疗的患者诊断出COVID-19的风险最低(每10,000例为16.9),住院(每10,000例为10.5),ICU入院(每10,000人为0)和死亡(每10,000人为0)。但在调整后的多变量logistic回归模型中,研究人员发现,在COVID-19大流行之前使用更多替诺福韦与诊断出COVID-19的风险增加了近四倍。此外,法国的一项研究结果不支持替诺福韦对COVID-19的保护作用。 8.Radiology:HIV与冠状动脉粥样硬化:究竟是因果关系还是相互影响? doi:10.1148/radiol.2021203297 来自北美和欧洲的研究表明,与普通人群相比,HIV感染者(PLWH)的心肌梗塞风险比更高,从1.5到2.1不等。除了年龄以外,吸烟、血脂异常、高血压和糖尿病等传统心血管危险因素也可导致PLWH心血管疾病的发病率增加。多项研究已经讨论了抗逆转录病毒疗法对冠状动脉疾病的影响,其中炎症和免疫功能障碍等机制在心血管疾病的发生发展过程中起到了重要作用。冠状动脉CT血管造影是临床研究中表征、定量和监测HIV相关冠状动脉粥样硬化的一种非侵入性成像手段。与未感染艾滋病毒的健康志愿者相比,PLWH中冠状动脉非钙化斑块的发生率仍存在争议。 近日,发表在Radiology杂志的一项研究探讨了无已知心血管疾病的PLWH患者和无HIV的健康志愿者冠状动脉斑块的CT特征及斑块负荷,为临床对PLWH患者制定个性化治疗方案提供了有价值的参考依据。本项前瞻性研究从2012年到2019年期间,对无症状PLWH患者和无HIV、无已知心血管疾病的健康志愿者使用非对比CT(所有参与者,n=265)进行冠状动脉钙化(CAC)评分。在冠状动脉CT血管造影(n=233)中,测量了钙化斑块、混合斑块和非钙化斑块的患病率、频率和体积。使用Poisson回归校正心血管危险因素。 本研究共纳入PLWH患者181例(平均年龄56岁±7岁;167名男性)和健康志愿者84例(平均年龄57岁±8岁;65名男性)。对155名PLWH和78名健康志愿者进行了CT血管造影检查。调整心血管风险后,PLWH和健康志愿者之间的10年Framingham中位风险评分(10%vs 9%;P=.45)、CAC评分(优势比[OR],1.06;95%CI:0.58、1.94;P=.85)和总斑块发病率(发病率比率,1.07;95%CI:0.86,1.32;P=.55)没有统计学差异。在PLWH中,非钙化斑块发病率较高(发病率比率,2.5;95%CI:1.07、5.67;P=.03),体积较大(OR,2.8;95%CI:1.05、7.40;P=.04)。PLWH患者钙化斑块频率较低(OR,0.6;95%CI:0.40,0.91;P=.02)。使用蛋白酶抑制剂治疗与更高的总体积(OR,1.8;95%CI:1.09,2.85;P=.02)及混合斑块(OR,1.6;95%CI:1.04、2.45;P=03)相关。 综上所述,本研究发现,无症状、无已知心血管疾病的艾滋病毒感染者(PLWH)的非钙化冠状动脉斑块的发病率和体积比健康的无艾滋病毒志愿者高2-3倍,而钙化斑块的发病率降低了40%。本研究结果表明,非钙化斑块作为一种解剖底物参与了PLWH患者心血管疾病的高风险进展,因此本研究倡导在进一步的HIV相关动脉粥样硬化的临床、预后和机制研究中,CT应被视为一项重要的非侵入性成像选择。 9.PLoS Pathogens:发现母婴传播艾滋病毒的新线索 doi:10.1371/journal.ppat.1009478 近日,美国纽约Weill Cornell医学儿童中心团队发现,艾滋病毒的母婴传播与母亲血液中能够逃避广义中和抗体(bnAbs)的罕见病毒变体有关,bnAbs是一种可用于阻止多种艾滋病毒菌株的新兴疗法,该研究结果发表在PLoS Pathogens上。 在该项研究中,研究人员分离出了从母亲传染给婴儿的HIV变体,通过单基因组扩增法扩增了HIV-1包膜基因(env),来自非传播性母亲的HIV env变体对自体血浆的敏感性与传播性母亲的非传播性变体相似。相比之下,婴儿变体对配对血浆中和的敏感性比来自传播母亲和非传播母亲的非传播母亲变体平均低30%(P=0.015)。特征序列分析显示,富集在传播母亲的env序列中的主题与广义中和抗体(bnAb)抗性有关。 研究结果表明,在临近分娩时,循环中的母体病毒对bnAb介导的中和有抵抗力,但对自体血浆中和没有抵抗力,这预示着母婴传播风险增加。 查看详细>>

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3 2021年4月HIV研究亮点进展 2021-05-04

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4月份,有哪些重大的HIV研究或发现呢? 1.Cell子刊:利用高度多重的ddPCR方法更好地检测患者体内的HIV病毒库 doi:10.1016/j.xcrm.2021.100243 在一项新的研究中,美国研究人员使用两种针对HIV基因组的3个区域(三重)的ddPCR测定方法(下称测定方法1和测定方法2)来开发一种5区域测试方法(这两种三重ddPCR测定各自针对两个独特的HIV基因组区域,但共同针对1个重叠区域,从而允许批间质量控制)。通过结合这两种平行的三重ddPCR测定方法,这些作者有信心对真正完整的HIV-1病毒基因组进行定量确定。作为进一步的改进,他们优化了其中的一种特异性定量确定T细胞的多重ddPCR测定方法,以便准确地将定量确定的数量与待研究的HIV靶细胞的数量进行正常化。这个额外的步骤对于组织活检特别有用,因为与血液相比,组织中的细胞群体难以分离和纯化。相关研究结果发表在2021年4月20日的Cell Reports Medicine期刊上,论文标题为“A highly multiplexed droplet digital PCR assay to measure the intact HIV-1 proviral reservoir”。 具体而言,测定方法1的三个HIV靶点位于HIV pol基因的3'端、tat基因和env基因,而测定方法2的三个HIV靶点位于长末端重复序列(LTR)/gag区域、pol基因的5'端和env。每种测定方法中,针对每个HIV靶点设计特异性的引物和探针。在每种测定方法的三个HIV靶点中,有两个使用相同的染料进行探针检测,但浓度不同,以便能够在荧光振幅的X/Y图上区分不同的HIV靶点。这使得这些作者能够对含有不同靶点组合的液滴进行定量确定。针对env的引物和探针在测定方法1和测定方法2中是相同的,在201个临床样本中,这两种测定方法的env性能几乎相同。此外,在这些临床样本中,五对引物/探针检测靶点的失败率极低:gag 0.5%;3'pol 1%;env 3.1%(两种测定方法均如此);tat 3.6%;5'pol 6.3%。 2.Nat Commun:重大进展!发现两种主要的HIV靶细胞 doi:10.1038/s41467-021-22375-x 组织单核吞噬细胞(MNP)专门从事病原体检测和抗原呈递。所有已知的组织MNP可分为表皮CD11c+树突细胞(DC)、朗格汉斯细胞(LC)、真皮cDC1(经典1型树突细胞)、cDC2(经典2型树突细胞)、CD14+自发荧光巨噬细胞和真皮非自发荧光CD14+细胞。组织MNP将HIV传递给它的主要靶细胞;CD4 T细胞。大多数MNP HIV传播研究都集中在上皮MNP上。然而,鉴于人们如今已知粘膜创伤和炎症与HIV传播密切相关,澳大利亚研究人员在一项新的研究中,探究了存在于所有人类肛门-生殖器组织和结肠组织的上皮下(固有层和真皮)中的不同MNP亚群的作用。相关研究结果近期发表在Nature Communications期刊上,论文标题为“Human anogenital monocyte-derived dendritic cells and langerin+cDC2 are major HIV target cells”。 这些作者利用流式细胞仪确定了每种真皮MNP亚群在人类肛门-生殖器组织和结肠组织(HIV传播发生的实际部位)中的相对比例,并同时利用腹部皮肤作为对照进行比较。他们还开发出一种方法来区分非自发荧光的CD14+CD1c−单核细胞源性巨噬细胞(monocyte-derived macrophage,MDM)和CD14+CD1c+单核细胞源性树突细胞(monocyte-derived dendritic cell,MDDC)。 这些作者发现HIV能够穿过上皮表面,与肛门-生殖器外植体上皮下的MNP相互作用,并确定了HIV在性传播过程中可能遇到的人类肛门-生殖器组织和结肠组织中存在的全部MNP亚群。在此过程中,他们确定了两个更高效摄取HIV、被HIV感染并将这种病毒传播给CD4 T细胞的MNP亚群:CD14+CD1c+MDDC和langerin+cDC2。 3.PLoS Pathog:抗碳水化合物抗体2G12交叉中和HIV-1和H3N2病毒,有望作为对抗有包膜RNA病毒的通用抗体 doi:10.1371/journal.ppat.1009407 在一项新的研究中,来自美国、英国和中国台湾的研究人员证实2G12在过去三十年中具有中和人类季节性H3N2病毒的能力,并通过对病毒天然HA蛋白和重组HA蛋白上的N-连接聚糖的结构生物学分析、质谱分析和进化分析来研究中和机制。在HA受体结合位点(RBS)附近的一个保守性的高甘露糖N-连接糖基化位点和一个新获得的高甘露糖N-连接糖基化位点都有助于2G12对流感病毒的这种广泛中和活性。相关研究结果近期发表在PLoS Pathogens期刊上,论文标题为“A cross-neutralizing antibody between HIV-1 and influenza virus”。 添加、去除或替换聚糖屏障的N-糖基化位点是RNA病毒逃避抗体识别的常用策略之一。在这项新的研究中,这些作者证明了2G12尽管作为抗HIV抗体被发现,但也具有广泛中和过去50年发生进化的人H3N2流感病毒的能力。通过全面的和基于进化轨迹的位点特异性糖蛋白组学、突变和负染色电子显微镜(nsEM)成像,他们发现2G12中和H3N2流感病毒是通过与存在于N-糖基化位点N165和N246上的两个高甘露糖聚糖结合实现的,其中这两个位点位于HA受体结合位点的近端。由此看来,2G12很可能代表了一种针对人类流感病毒的中和抗体,它只识别HA表面上的聚糖表位。1980年前后N246的出现使得H3N2流感病毒在N246和N165处赋予了可以被2G12识别的寡甘露糖聚糖簇。那么,这些位点的逃逸突变体很可能具有较高的适应成本,这是因为,保守性N165的破坏会降低病毒的适应能力,而N246位点的破坏在近期的病毒中无法得到拯救。 这些作者揭示了2G12可以中和人类H3N2病毒,这是因为自从1968年大流行以来的H3N2进化过程中,大约30-35年前出现了N246糖基化位点。由于2G12也与HIV-1 Env上的高甘露糖表位结合,这就提出了这样的碳水化合物是否可以作为有包膜RNA病毒表面上的通用表位的问题。迄今为止,大多数针对表位有碳水化合物的病毒的抗体都是在HIV-1慢性感染的患者中发现的。虽然在HIV-1未感染的人类受试者中发现了2G12样Fab二聚化聚糖抗体和前体分子,但进一步的疫苗接种研究将阐明如何诱发2G12样抗碳水化合物抗体来对抗高糖基化的病毒。 4.Cell Rep:新型免疫策略有助于诱导HIV-1膜蛋白三聚体广谱性中和抗体的产生 doi:10.1016/j.celrep.2021.108937 长期以来,可溶性“SOSIP”稳定化的包膜(Env)三聚体被认为是有前途的HIV疫苗免疫原。但是,它们会诱导针对无糖化的三聚体基底部结构域的高滴度反应,而在天然病毒中该表位往往是被“掩盖”的。为了描述针对融合肽(Fusion Peptide,FP)位点的免疫原引发的靶向基地结构域的免疫反应,来自美国NIH的John R.Mascola团队定量研究了各种SOSIP稳定化的Env三聚体和FP载体免疫策略在诱导非人类灵长类动物产生针对Env三聚体基底结构域抗体的特征。 研究结果显示:靶向三聚体基底结构域的抗体反应在仅使用三聚体膜蛋白免疫的动物中约占90%,在用SOSIP三聚体和FP结合物联合免疫的动物中约70%,在FP初免-三聚体增强的策略免疫的动物中中约30%。值得注意的是,FP引发的动物的广谱中和抗体的产生水平与靶向三聚体基底结构域的抗体产生水平呈负相关。这些结果提供了量化分析抗体反应发生率的方法,并揭示了FP接种可以减少三聚体碱基反应并改善中和结果。 首先,作者选择了49只灵长类动物(NHP)进行研究,它们被分为8组,分别接受了3种不同类型的免疫原接种:1)三聚体,2)三聚体-FP,3)FP初免(prime)+三聚体增强(boost)。第一组三包括总共23只动物,它们在第0周和第4周接受三聚体免疫,并在第6周采集血浆样品进行分析。第一组的免疫原包括BG505 DS-SOSIP或CH505 DS-SOSIP脱聚糖变体,其中a).在融合肽周围去除了三个聚糖(N230,N241和N611);b).四个聚糖(N88,N230,N241和N611)在融合肽附近去除;或者c).在CD4结合位点(CD4bs)附近去除了三个聚糖(N197,N276和N462)(天然CH505三聚体在CD4bs附近的N362缺失了聚糖)。CH505 DS-SOSIP免疫原进一步被构建为嵌合体,其中gp120的N和C末端以及整个gp41亚基的部分被BG505的序列取代。结果显示,CH505和BG505免疫原接种后产生的针对基底结构域的抗体反应是相同。值得注意的是,此前研究仅对三聚体中的FP特异性反应的分析,但尚未发现针对基底结构域的特异性反应。 进一步,作者检测了针对Env三聚体基底结构域的特异性血浆抗体反应。研究结果显示,针对基底结构域的Fab能够阻断单克隆抗体或血浆抗体对基底结构域的识别,但不会影响广谱性中和型抗体(bNAb)对三聚体主要侵染位点的识别。之后,作者发现在给受试动物接种FP(仅接种FP或与DS-SOSIP联合),均能够显著降低针对基底结构域的抗体的产生水平。此外,针对基底结构域的抗体反应程度以及广谱中和抗体的产生水平之间存在明显的负相关性。 5.PLoS Pathog:开发出第二代CD4CAR-T细胞,可以更有效更持久地对抗HIV感染 doi:10.1371/journal.ppat.1009404 在之前的研究和临床试验中,第一代CD4CAR(基于全长CD4构建出的CAR)的一种不好的特性是CD4受体本身能够介导HIV感染。CD4分子含有4个细胞外结构域,依次命名为D1、D2、D3和D4。D1结构域离跨膜结构域最远,含有HIV包膜结合区。HLA II类结合位点主要在D1和D2结构域发现。D4结构域介导IL-16结合和CD4-CD4二聚化。IL-16是一种免疫调节性的细胞因子,主要在炎症位点作为CD4细胞的趋化因子发挥作用。在第一代CD4CAR中,IL-16在D4结构域上的结合可导致基于IL-16的潜在非特异性的CD4CAR信号转导。CD4受体的D3结构域也在TCR:CD4复合物形成和TCR刺激中发挥重要作用。为此,需要开发一种不与IL-16发生交叉反应的降低与HLA II和内源性TCR之间相互作用的CAR,从而潜在地增加CAR的安全性。 为了克服这些问题,来自美国加州大学洛杉矶分校的研究人员在一项新的研究中,利用基于造血干细胞(HSC)的方法开发并测试了第二代基于CD4的CAR(下称D1D2CAR)抵抗HIV感染。在第二代CD4CAR中,他们剔除了CD4的D3和D4结构域,仅留下允许HIV包膜识别的D1和D2结构域,从而制造出截断的CD4CAR分子,即D1D2CAR。相关研究结果于2021年4月2日发表在PLoS Pathogens期刊上,论文标题为“Robust CAR-T memory formation and function via hematopoietic stem cell delivery”。 在体外实验中,这些作者发现表达第一代CD4CAR导致HIV成功地感染宿主细胞,相反之下,表达D1D2CAR并不允许宿主细胞被HIV感染。这表明尽管能够结合HIV包膜,但是D1D2CAR并不允许病毒入侵宿主细胞。更重要的是,表达第一代CD4CAR的T细胞(下称CD4CAR-T)和表达D1D2CAR的T细胞(下称D1D2CAR-T)对HIV感染细胞表现出相当的细胞杀伤活性。这表明D1D2CAR在功能上能够诱导与第一代CD4CAR类似的抗病毒反应。 为了研究由造血干细胞分化产生的D1D2CAR-T细胞是否能够在体内抑制HIV复制,这些作者让植入未经修饰的造血干细胞(作为对照)或经修饰后表达第一代CD4CAR或D1D2CAR的造血干细胞的人源化BLT小鼠被HIV感染10周。在HIV感染后每两周检测血浆病毒载量。相比于对照小鼠,植入表达第一代CD4CAR或D1D2CAR的造血干细胞的小鼠在10周内表现出较低水平的病毒载量。然而,由造血干细胞分化产生的CD4CAR-T细胞通过IL-16介导的CD4-CD4二聚化对Env+靶细胞(即表达HIV抗原Env的靶细胞)和IL-16刺激作出反应,相比之下,由造血干细胞分化产生的D1D2CAR-T细胞仅对ENV+靶细胞作出反应,而不对可溶性IL-16作出反应。 之前的研究表明给CAR添加共刺激结构域可能会促进CAR阳性细胞更快速产生初级反应,但是这种添加对造血干细胞定植和胸腺淋巴细胞产生的影响是未知的。为此,这些作者构建出含有4-1BB或CD28共刺激结构域的第一代CD4CAR和D1D2CAR,然后将表达第一代CD4CAR、D1D2CAR、第一代CD4CAR-41BB、D1D2CAR-41BB、第一代CD4CAR-CD28或D1D2CAR-CD28的造血干细胞移植到人源化BLT小鼠的骨髓中,发现4-1BB共刺激结构域而不是CD28共刺激结构域允许成功的造血分化,并改善由造血干细胞分化而来的CAR-T细胞的抗病毒功能。加入4-1BB可导致更快速的病毒血症抑制。D1D2CAR 4-1BB和cART联合使用可导致这些小鼠更快实现病毒抑制,而且在ART治疗期间,CAR-T细胞更持久地存在。 6.EMBO Mol Med:重磅!科学家开发出能有效阻断HIV再度激活的纳米酶! doi:10.15252/emmm.202013314 在机体感染期间,活性氧(ROS,Reactive oxygen species)能调节人类免疫缺陷病毒1型(HIV-1)的复制,然而,由于操纵细胞中抗氧化系统所产生的有害结果,将这一研究观点应用于开发新型HIV治疗策略目前仍然处于滞后阶段。日前,一篇刊登在国际杂志EMBO Molecular Medicine上题为“Antioxidant nanozyme counteracts HIV‐1 by modulating intracellular redox potential”的研究报告中,来自印度科学院等机构的科学家们通过研究就成功开发了一种新型人工酶类,其能成功阻断宿主免疫细胞中HIV-1的再度激活和复制。 研究者表示,这种由五氧化二钒纳米片(vanadium pentoxide nanosheets)制成的新型纳米酶(nanozymes)能够模拟天然酶类谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase)的功能,帮助减少宿主细胞中氧化性压力的水平,而宿主细胞中氧化性压力能够有效控制病毒的增殖。这种新型纳米酶的优势在于其在生物系统中较为稳定,并不会在细胞中介导任何不必要的反应,而且研究人员在实验室中制备这种纳米酶也相对容易一些。 早在几年前,研究人员Amit Singh等人就开发了一种生物传感器来实时测定HIV感染的免疫细胞中氧化性压力的水平,他表示,我们发现,要想走出潜伏期并再度被激活,HIV仅需要少量的氧化性压力;而阻止其再度激活的一种策略就是将细胞中氧化性压力保持在较低水平下,这就会将病毒锁定在一种永久的潜伏状态;而诸如谷胱甘肽过氧化物酶等酶类就是该过程非常必要的酶类,其能将毒性的过氧化氢转化为水和氧气,然而,诱导宿主细胞产生过量的这些酶类就能破坏紧密调节的细胞氧化还原机器。 几乎在同一时间,研究者Mugesh领导的研究团队发表研究证实了,由五氧化二钒所制成的特殊纳米线(nanowires)结构或能有效模拟谷胱甘肽过氧化物酶的活性,因此,研究者Singh决定与Mugesh开展联合研究。他们在实验室中制备了超薄的五氧化二钒纳米片结构,并利用这些纳米片来处理HIV所感染的细胞,结果发现,纳米片结构能像天然酶类一样有效减少过氧化氢的水平并阻断病毒的再度激活。 研究者Shalini Singh解释道,这些纳米片结构或能产生某些直接的作用效应,即对病毒再度激活的宿主基因的表达水平发生了减少。当研究人员利用这种纳米酶(纳米片结构)来处理接受抗逆转录病毒疗法(ART)的HIV感染者机体中的免疫细胞,当疗法停止时,病毒的潜伏期会被诱导地更快且病毒随后的再度激活会被抑制,这就表明,这两种手段结合起来能够更加有效地发挥抵御HIV的作用效果。 7.PNAS:新研究揭示出5种HIV潜伏促进剂,为功能性治愈HIV奠定基础 doi:10.1073/pnas.2012191118 在感染人体后,人类免疫缺陷病毒(HIV,俗称艾滋病病毒)会进入一种长时间的不活跃的潜伏状态,在免疫细胞中形成一种潜伏的病毒库。这种潜伏状态可能会持续到基因表达的随机波动(或者说噪音),或者活化细胞因子或抗原的存在会触发这种病毒的重新激活。感染者需要终身服用抗逆转录病毒药物(ART)来控制这种病毒。在治疗停止后,潜伏感染的T细胞中的HIV自发重新激活仍然是治愈HIV的主要障碍。重新激活和清除这种潜伏病毒库的疗法仅部分有效,而用于抑制重新激活和稳定化这种潜伏状态的潜伏促进剂(latency-promoting agent,LPA)仍未得到充分研究,它们的作用机制也缺乏多样性。 在一项新的研究中,来自美国伊利诺伊大学香槟分校的研究人员扩展了以前报道的基于流式细胞仪的HIV LTR启动子药物筛选,并利用自动时间推移荧光显微镜,能够测量最小HIV正向自调节基因回路上的噪声幅度(CV2)和噪声自律半衰期(τ1/2)。他们筛选了能够调控CV2和τ1/2的化合物。接下来,调节噪声的化合物在潜伏感染的全长HIV构建体上用流式细胞仪进行测试,以衡量它们在促进HIV潜伏的潜力。相关研究结果近期发表在PNAS期刊上,论文标题为“Screening for gene expression fluctuations reveals latency-promoting agents of HIV”。 他们发现了三种LPA,其中的两种已被证明与抑制硫氧还蛋白/硫氧还蛋白还原酶(Trx/TrxR)氧化还原途径有关。然后,他们测试了多种抑制Trx/TrxR途径的化合物,并发现了另外两种LPA候选物。他们总共提出了五种抑制HIV的化合物,从而扩大了供研究界使用的LPA数量。在发现的五种LPA中,有一种获得美国食品药品管理局(FDA)批准,并且可以在市场上买到。 由此可见,这项研究总共发现了5种LPA,即NSC 400938、NSC 401005、NSC 155703和两种属于Trx/TrxR抑制剂的药物,即PX12和tiopronin,以扩大目前的LPA分子库。值得注意的是,NSC 401005显示出与Trx/TrxR抑制剂的结构相似性,NSC 400938显示出与Trx/TrxR抑制剂的功能相似性。NSC 155703已被证明能抑制IL1β的分泌,其中IL1β是一种促炎因子,它的产生已被证明因HIV感染而增强。Trx/TrxR家族中的一些抑制剂,包括tiopronin和auranofin,已获FDA批准并可在市场上买到。它们已被广泛应用,从皮肤护理到抗癌治疗,从而使得对它们进行深入的研究具有吸引力。TrxR抑制剂化合物已被充分研究,而且氧化还原失衡与HIV疾病的进展直接相关。 8.Nature Immunology:以线粒体为靶点击败HIV-1 doi:10.1038/s41590-021-00898-1 CD4+T细胞的HIV-1感染触发线粒体蛋白NLRX1和FASTKD5的相互作用以促进氧化磷酸化,导致病毒复制增加。现在已经表明,该过程可以被二甲双胍阻断。基于此,Haitao Guo等人在《Nature Immunology》杂志发表了题为“Multi-omics analyses reveal that HIV-1 alters CD4+T cell immunometabolism to fuel virus replication”的论文,阐明了导致OXPHOS增加的一种机制,并证明该途径与峰值病毒血症和更差的疾病结果正相关。此外,他们已经证明OXPHOS的这些增加可以在人类细胞和人源化小鼠中用广泛可用的药物二甲双胍抑制,减少人源化小鼠模型中的病毒血症和T细胞耗竭,这表明二甲双胍是HIV-1感染的可能疗法。 这项研究揭示了涉及NLRX1和FASTKD5的分子基础,可增加OXPHOS对HIV-1感染的反应。这会促进病毒血症,并与疾病预后不良有关。OXPHOS如何引发这种效应需要进一步分析,HIV-1促进NLRX1的确切机制也是如此。FDA批准的,廉价,安全且广泛可用的2型糖尿病药物二甲双胍可通过抑制OXPHOS降低病毒血症和病毒载量。这些发现表明,使用二甲双胍或其他线粒体抑制剂靶向OXPHOS可能有助于治疗HIV-1感染,并结合抗逆转录病毒疗法。靶向该途径不仅降低了峰值病毒血症和病毒设定点,而且还消除了T细胞耗竭,这是HIV-1感染的关键并发症,因为它导致艾滋病的进展。鉴于二甲双胍在人群中的广泛使用,回顾性检查接受二甲双胍的个体是否减少了病毒血症并减缓了疾病进展可能是有趣的。目前的研究进一步强调了免疫细胞代谢变化作为疾病驱动因素的重要性,在这种情况下是艾滋病,并预示着创新的治疗方法。 9.Cell子刊:科学家剖析HIV-1 DNA的调控机制 doi:10.1016/j.chom.2021.03.001 来自剑桥大学治疗免疫学和传染病研究所的Paul JLehner教授带领团队,在Cell子刊《Cell Host&Microbe》杂志上发表了题为“The SMC5/6 complex compacts and silences unintegrated HIV-1 DNA and is antagonized by Vpr”的研究论文。 研究人员用病毒粒子包装的Vpr或VLP递送的Vpr观察到来自未整合的HIV-1 DNA的增强的基因表达,并且发生在原代人CD4+T细胞以及细胞系中。raltegravir非依赖性,Vpr介导的病毒基因表达增加也可能是由于未整合基因组的去阻遏,因为这种表型在稳定整合的病毒中未见。在自然感染的情况下,丰富的未整合的病毒DNA种类因此不仅仅是“死胡同”产品。它们提供了病毒基因表达的额外来源,其通过Vpr增强。在感染后的早期时间点,来自未整合病毒的基因表达因此可以促进整合的病毒基因组的成功并且形成生产性感染的基础,特别是如果病毒整合到未被很好转录的位点中。 该研究团队的研究首次描述了特异性靶向未整合的HIV-1基因组的沉默途径。Goff实验室最近将未整合的MLV逆转录病毒基因组的沉默与HUSH复合物的NP220依赖性募集联系起来,该研究团队之前显示的表观遗传沉默复合物可以抑制整合的慢病毒表达。然而,根据Goff实验室的观察,该研究团队没有发现HUSH复合物在沉默未整合的HIV-1中的作用。取而代之的是,该研究团队的筛选确定了SLF2和SMC5/6复合体在沉默未整合的慢病毒基因组(HUSH和NP220均独立)中的关键作用。 10.PNAS:CD4受体多样性展现灵长类物种抵抗免疫缺陷病毒的保护机制 doi:10.1073/pnas.2025914118 人和猿猴免疫缺陷病毒(HIV/SIV)对宿主的感染依赖于病毒包膜糖蛋白(Env)与免疫细胞表面的宿主蛋白CD4结合。尽管在人类中该结构域相对稳定,但黑猩猩CD4的Env结合域则存在高度多态性:在野生种群中有9个不同的变体。在最近发表在《PNAS》杂志上的一项研究中,来自宾夕法尼亚大学的Beatrice H.Hahn团队发现:CD4多样性并非黑猩猩独有,许多其它非洲灵长类物种中也存在上述CD4受体多样性。 在这项研究中,作者对超过500只猿类的CD4蛋白最外层(D1)结构域进行了表征。结果显示,29个灵长类物种中有24个存在多态性残基,其中一个物种中鉴定出多达11种不同的变体。感染实验结果显示:D1结构域氨基酸置换会影响SIV膜蛋白Env介导的侵染过程。此外,作者在不同属的灵长类动物中发现了几种相同的CD4多态性,包括添加了N-连接的糖基化位点,为物种的平行进化提供了新的佐证。这些数据表明,灵长类动物CD4蛋白的HIV/SIV Env结合区在物种内部和物种之间都高度可变,并表明这种多样性通过平衡选择已经维持了几百万年,而且至少部分原因是为了保护宿主免受灵长类慢病毒的侵染。此外,尽管长期感染SIV的物种已发展出避免疾病进展的特定机制,但灵长类慢病毒具有内在致病性,并已在宿主基因组上留下了印记。 首先,作者比较了野生黑猩猩以及人类的CD4 alpha链序列差异。结果显示,人与黑猩猩的CD4蛋白2号外显子序列完全一致,部分黑猩猩个体3号外显子83号位点存在一个氨基酸突变(I83T)。感染实验结果表明,相比人类CD4受体,两种不同变体(I83,T83)的黑猩猩CD4蛋白受一系列SIV感染的效率均明显较低。进一步,作者比较了大猩猩与人类CD4蛋白的序列差异,发现其中18,27,31,34号位点的氨基酸存在变异,其受一系列SIV感染的效率均不同程度地低于人源CD4受体。 除此之外,作者在不同类型的非洲猿类中均发现了CD4 alpha链的物种内与物种间序列多样性。这些数据表明,灵长类CD4受体处于长期平衡选择之下,并且这种多样化是灵长类慢病毒与其宿主之间共同进化“军备竞赛”的结果。 查看详细>>

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4 2021年4月CRISPR/Cas最新研究进展 2021-05-04

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4月份,有哪些重大的CRISPR/Cas研究或发现呢? 1.Nature:揭示体细胞基因组编辑的发展机遇和挑战 doi:10.1038/s41586-021-03191-1 遗传因素导致了大多数类型的人类疾病,包括遗传性疾病、传染性疾病和恶性疾病。因此,生物医学科学的一个长期目标是开发一种手段来修改患者体内的基因组,以校正致病突变,使入侵病原体的基因组失效,使免疫细胞攻击肿瘤,并使无数其他治疗机会得以实现。在某些情况下,基因添加可以具有治疗价值,而且基因疗法正在经历越来越多的成功。然而,在许多其他情况下,必须对患者的基因组进行编辑才能达到治疗效果。基因组编辑广泛地包括不同的技术,可以在不同的环境下做出许多不同的基因组改变,这个话题已经成为近期的全面综述的主题。基因组编辑中的几个概念是SCGE联盟(Somatic Cell Gene Editing Consortium,体细胞基因编辑联盟)的目标和战略的核心。 在过去的几十年里,技术的稳步发展使得用户可编程的基因组编辑已被引入,测试,改进和实施。这些技术包括同源重组、锌指核酸酶(ZFN)、归巢核酸内切酶(meganuclease)和转录激活因子样效应物核酸酶(TALEN)。最近,源自细菌免疫途径的工程化分子复合物称为CRISPR-Cas系统,已经彻底改变了基因组编辑,部分原因是它们的靶序列可以简单地用易于设计的向导RNA进行编程。尽管有了这些有希望的进展,但在治疗性基因组编辑的转化潜力可以充分实现之前,挑战仍然存在。 在一篇新的观点(Perspective)类型文章中,作者概述了SCGE联盟的目标和战略,该联盟是由美国国家卫生研究院(NIH)成立的,旨在加快制定应对这些挑战的解决方案。NIH在6年内拨款约1.9亿美元支持SCGE联盟,该联盟如今包括来自38家研究机构的72名主要研究人员,他们正在开展45个不同但又相互结合的项目。 在2017年通过一系列利益相关者研讨会回顾了该领域的现状后,NIH共同基金指出了跨越多种临床适应症、基因和靶组织的需求。大家的共识是,该领域需要新的基因组编辑器、递送系统和生物系统来衡量各种基因组编辑策略的安全性和有效性。NIH共同基金随后在2018年启动了SCGE联盟,组建了一批多学科团队,致力于解决这些需求的各个项目。 SCGE联盟的总体目标是加速基因组编辑技术向各种组织和疾病的转化。该领域的主要挑战之一是使用共同的指标和标准对各种技术进行比较。例如,一种视网膜递送系统可能会在感兴趣的基因处产生在靶插入或缺失(on-target indel),但不清楚这种相同的递送系统是否可以校正肺部中的不同基因。SCGE项目中交织着能够混合和匹配各种技术和读数的发展路径。在一个例子中,SCGE项目前三年开发的所有新的递送技术将首先在小动物(例如,小鼠)中进行测试,然后---如果成功的话---在猪和非人类灵长类动物中进行测试。由此产生的第三方数据将与更大的研究界和公众共享。SCGE联盟的一个关键价值是透明性,这使得其他人能够获得其研究产出,并利用其结果和产品为他们自己的疾病重点项目提供信息和加快研发进度。除了数据,这些作者旨在提供一系列工具、试剂、方法和最佳实践,这些工具、试剂、方法和最佳实践将被整合到SCGE治疗性基因组编辑工具包(简称SCGE工具包)中。通过这些活动和可交付成果,SCGE联盟力求减少开发新疗法所需的时间和成本,以便产生持久的影响。 2.Cell:新型CRISPR转录组学编辑“机器”有助于重塑转录组记忆 doi:10.1016/j.cell.2021.03.025 基因编辑技术的进步大幅提升了我们修饰人类基因组的能力。基于sgRNA介导的CRISPR-Cas9相关基因编辑技术能够在指定位点引入DNA断裂以失活基因功能或通过同源性DNA修复引导精确的DNA编辑,这些技术已针对基础DNA序列的靶向变化进行了优化,因此非常适合修复或引入致病性突变。然而,上述技术对内源性DNA修复机制的依赖提出了挑战,因为这些途径的复杂性可能使其难以进一步提升精确性。 最近的工作表明,表观基因组编辑有可能编写一种稳定的转录程序,该程序可以被人类细胞记住并传播,而无需可编程表观遗传调节剂的组成型表达。此外,可以通过募集DNA甲基转移酶和KRAB结构域的混合物来沉默基因。然而,迄今为止,表观遗传记忆编写程序仅对少数内源性人类基因进行了沉默测试。此外,以前的可编程表观遗传沉默子设计为每个靶基因使用两个或三个融合蛋白,这在实验操作上很麻烦(尤其是对于多重基因靶向),从而使得基因靶向策略更加复杂。此外,基于TALE的KRAB与DNMT3A和DNMT3L结构域的融合导致基因沉默效率的长期低下。目前尚不清楚这些方法对于建立具有“遗传性”的基因沉默技术的通用性以及是否存在编写和维持可遗传表观遗传沉默程序所需的基因组特征。对此,一个合理的假设是:由单个失活Cas9融合蛋白组成的表观遗传编辑元件将有助于广泛地探索“可遗传”表观遗传基因沉默技术的实用性。 在最近发表在《Cell》杂志上的一项研究中,来自UCSF的Jonathan S.Weissman团队介绍了一种名为“CRISPRoff”的技术,包括其设计理念,开发过程和技术验证,CRISPRoff是一种可编程的表观遗传记忆编写器蛋白,可以持久抑制基因表达。研究发现,CRISPRoff的瞬时表达编写了一种表观遗传程序,从而维持人类细胞450多次的细胞分裂,突显出这种形式的基因沉默是稳定且可遗传的。CRISPRoff表观遗传记忆可以使用称为CRISPRon的多部分表观遗传编辑器进行逆转,该编辑器可特异性删除DNA的甲基化修饰并募集转录元件。 使用全基因组CRISPRoff筛选,作者证明了这种方法可以持久且特异性地沉默绝大多数蛋白质编码基因,并且具有广泛的靶向性。此外,对于CRISPRoff介导的稳定基因沉默而言,规范的CpG岛标签不是必需的。 最后,作者证明了CRISPRoff可用于在人类干细胞中介导沉默增强和工程化的基因沉默程序,这些程序在神经元的不断分化过程中持续存在。总而言之,该系统使研究者们能够广泛探索表观遗传沉默的生物学规则,并提供了一个强大的工具来控制基因表达,靶向增强子以及探索表观遗传的原理。 3.Science:揭示蛋白QSER1保护DNA甲基化谷免受新生甲基化 doi:10.1126/science.abd0875;doi:10.1126/science.abh3187 DNA甲基化对哺乳动物的发育至关重要,它的失调可导致严重的病理状况,包括免疫缺陷-着丝粒不稳定-面部异常综合征(immunodeficiency-centromeric instability-facial anomalies syndrome,ICF)和小脑性侏儒症(microcephalic dwarfism)。酶DNMT和TET负责DNA甲基化的添加和去除,但它们如何协调调节甲基化景观仍然是一个核心问题。在一项新的研究中,通过使用一种基因敲入的DNA甲基化报告基因,美国研究人员在人胚胎干细胞(hESC)中进行了全基因组CRISPR-Cas9筛选,以发现DNA甲基化调节因子。相关研究结果发表在2021年4月9日的Science期刊上,论文标题为“QSER1 protects DNA methylation valleys from de novo methylation”。 这些作者重点研究了二价启动子(bivalent promoter),其定义为同时存在激活性(H3K4me3)和抑制性(H3K27me3)组蛋白标记,并且通常由多梳抑制复合物1和2(PRC1和PRC2)占据。在干细胞或祖细胞中,二价启动子被认为将发育调节因子维持在“蓄势待发的状态”,准备在分化时激活,并且它们对在功能失调的细胞背景(比如癌症或衰老)下的DNA高度甲基化敏感。构建一种基因敲入DNA甲基化报告细胞系提供了一个可视化观察表观遗传改变的绝佳机会,否则在干细胞状态下,基因表达变化是“看不见的”。通过使用PAX6 P0二价启动子作为代表位点,这些作者旨在在具有类似染色质特征的区域发现调节DNA甲基化的机制,这不仅可以了解发育过程中的基因调控,也可以了解疾病中的表观遗传失调。 他们的筛选不仅成功地发现了已知的甲基化调节因子,如TET1、TDG和KDM2B,而且还发现了功能上未被描述的基因,包括QSER1。像TET蛋白一样,QSER1保护二价启动子和准备好的增强子(以H3K4me1为标志,但不以H3K27ac为标志)免受高度甲基化的影响。然而,与TET蛋白对调控区域的更普遍的保护作用不同,QSER1优先保护PRC2结合和H3K27me3标记的区域和DNA甲基化谷(DNA methylation valley,DMV)。 DMV也被称为DNA甲基化峡谷(DNA methylation canyon),可识别存在于许多谱系的细胞中的较大(≥5 kb)的低甲基化区域,并在脊椎动物中保守。它们富含二价启动子、发育基因和转录因子,包括PAX6和HOX基因。QSER1和TET1在染色质免疫共沉淀测序(ChIP-seq)测得的基因组占有率中表现出高度的相关性,且两者在DMV中都高水平结合,然而新生甲基转移酶DNMT3A和DNMT3B在DMV中未结合,在DMV的两侧区域相对富集。进一步的蛋白质组和基因组分析显示,QSER1和TET1有许多共同的相互作用蛋白,相互依赖地高效招募到DNA上,并合作限制DNMT3A和DNMT3B在DMV中的侵袭。此外,剔除DNMT3B可以逆转QSER1基因敲除(KO)hESC细胞中的高度甲基化。此外,同时敲除QSER1和TET1对DNA甲基化和基因表达的影响比仅敲除QSER1或TET1都要强,并导致hESC不能分化为PDX1+NKX6.1+胰腺祖细胞。 4.Cell子刊:科学家通过结合CRISPR和人类ipsC技术,建立了人类白血病发生模型 doi:10.1016/j.stem.2021.01.011 来自美国纽约州西奈山伊坎医学院肿瘤科学系的Eirini PPapapetrou教授带领团队,在Cell子刊《Cell Stem Cell》杂志上发表了题为“Sequential CRISPR gene editing in human ipsCs charts the clonal evolution of myeloid leukemia and identifies early disease targets”的研究论文。 该研究团队专注于炎症信号传导,因为两种类型的早期变化分析主要由炎症相关基因决定。AML(SAR)阶段所需的基因表达和染色质可及性变化以及在早期(SA)阶段已经建立的基因表达和染色质可及性变化主要涉及炎症相关基因。此外,最早的持续基因表达和染色质可及性变化的分析主要涉及炎症相关基因。为了进一步支持这一点,可获得染色质的TF基序分析鉴定了NF-κB(先天免疫和炎症反应的主要介质)和FOS/JUN(AP-1),一种调节免疫和炎症反应的TF家族,作为主要的a和SA阶段的TF。最近的研究已经描述了来自TET2和DNMT3A突变的鼠模型的巨噬细胞中增加的炎症反应。该研究团队的数据表明,这些可能扩展到ASXL1突变,这是继TET2和DNMT3A之后的第三大最常见的CH突变,并且它们已经在HSPC水平上表现出来。该研究团队在A,SA和SAR细胞中HSPC水平的炎症信号传导失调的发现与MDS/AML HSPC中细胞内在先天免疫信号传导失调的最新证据一致。 多种独立的机制有助于MDS和AML中先天免疫信号通路的过度激活,它们聚集在涉及IRAK1,IRAK4和TRAF6的中心复合物上。包括该研究团队在内的临床前研究已经证明了用小分子或抗体策略抑制MDS和AML中IL-1R/TLR-IRAK-TRAF6信号传导的潜力。值得注意的是,IRAK1和IRAK4抑制剂目前正在进行AML,MDS,MPN,淋巴瘤以及炎症和免疫相关疾病的临床试验。此外,该研究团队的数据表明HSPC水平的细胞内在炎症信号传导失调已经存在于CH阶段。因此,该研究团队的数据支持开发针对这些途径的疗法的基本原理,这些疗法不仅针对MDS和AML,而且还可能针对CH阶段的早期干预。 总而言之,通过结合CRISPR和人类ipsC技术,该研究团队建立了人类白血病发生模型,使该研究团队能够绘制出构成疾病进展基础的分子事件图,并确定对AML至关重要且在疾病进展早期发生的分子变化,并且这可能为改善靶向治疗或疾病进展的生物标志物提供参考依据。 5.Mol Ther:CRISPR-Cas9基因编辑技术可用于治疗地中海型贫血症 doi:10.1016/j.omtm.2021.03.025 CRISPR/Cas9基因编辑技术被认为是治疗各种单基因遗传性疾病的最有希望的策略之一。在最近发表于《Molecular Therapy》杂志上的一项研究中,来自意大利费拉拉大学的Alessia Finotti教授等人首次通过CRISPR/Cas9基因编辑技术对β039地中海贫血突变进行了校正。结果证明,在对来自纯合的β039地中海贫血患者的红系前体细胞进行CRISPR/Cas9校正后,能够获得正常的β-globin。等位基因特异性PCR和测序证明了这一点。此外,校正后的β-珠蛋白mRNA的积累以及相关的β-globin和成人血红蛋白(HbA)也能够顺利生成。该结果为治疗地中海贫血症提供了新的思路。 首先,作者介绍了利用CRISPR/Cas9基因编辑技术对地中海贫血症患者进行治疗的策略。首先,作者从患者体内提取得到了携带突变特征的红细胞前体细胞,并且在不含促红细胞生成素(EPO)的培养基中体外培养7天。之后向培养基中加入EPO以刺激细胞分化以及血红蛋白的产生。3天后,向细胞中转染CRISPR-Cas9组件,并且继续培养5天。在此过程中,通过多种手段对细胞的基因组,转录组以及蛋白质水平进行检测。 基因组水平检测结果表明,CRISPR-Cas9能够高效地修正地中海性贫血患者中相关基因的突变。具体而言,β39突变核苷酸为胸腺嘧啶(T),经过编辑后成功地转变为正常的胞嘧啶(C)。丰度分析结果显示,在CRISPR-Cas9转染之后,至少4.5%的细胞中突变位点得到了修正。进一步,作者检测了修正后的mRNA表达水平。RT-PCR检测结果表明:修正后的mRNA表达水平相比未处理组中原始突变mRNA,至少高8倍左右。 最终,作者通过WB以及HPLC技术,验证了基因编辑后的细胞能够生成正确的β-globin,表明其功能能够得到恢复,此外,HbA蛋白的表达也得到了明显的恢复。 6.Mol Cell:光敏性sgRNA调控Cas9蛋白的失活 doi:10.1016/j.molcel.2021.02.007 对CRISPR-Cas9技术的精确调控可以提高其在基因编辑方面的安全性和适用性,然而这一目标目前却仍受“不完全失活”、“速率过慢”等缺点的限制。为了克服这些障碍,在最近一项研究中,来自约翰霍普金斯大学的Taekjip Ha教授等人设计了光敏感、可裂解的guide RNA(pcRNA),从而能够利用光照达到降解sgRNA分子,进而调控Cas9核酸酶基因编辑活性的目的。相关结果发表在最近的《Molecular Cell》杂志上。 首先,作者在gRNA分子中插入了光敏可切割基团,构建出了pcRNA分子,进而在体外实验中验证了该修饰后的sgRNA是否受光照的调节。实验结果表明,在缺乏光照的情况下,pcRNA与cas9混合物能够高效地切割DNA底物。相反地,在接受350nm光照的情况下,DNA分子则几乎没有受到切割。光照30s就足以达到灭活sgDNA-cas9复合体活性的目的。此外,作者还证明了pcRNA分子同时能够兼容其它类型的CRISPC-cas9平台,例如单核酸碱基编辑。在转染了AncBE4max以及pcRNA分子的HEK293T细胞中,光照2分钟就足以起到灭活单碱基编辑活性的效果。 众所周知,脱靶现象是基因组编辑技术中的难题,为了探究光敏基团修饰能否提高sgRNA-cas9靶向编辑的特异性,作者检测了基因组中VEGFA2以及HEK4等脱靶位点的胞嘧啶突变效应。结果显示,在共转染pcRNA与cas9/AncBE4max的HEK293T细胞中,脱靶位点的基因突变几率明显降低。与野生型sgRNA相比,光敏可切割的pcRNA的中靶/脱靶比例升高了2-9000倍。为了了解其背后的分子机制,作者通过体外切割实验检测了cas9/pcRNA的切割动力学特征。结果表明,在所有接受检测的靶向序列中,pcRNA的初始切割速率相比传统sgRNA明显更慢,但最终的切割速率达到相当的水平。此外,在sgRNA序列与靶向序列存在差异的情况下,传统的sgRNA仍旧能够介导高速率的切割,而pcRNA的切割速率明显更慢。这些结果表明pcRNA相比传统sgRNA具有更低的脱靶率。 之后,作者研究了pcRNA-Cas9达到有效切割活性时所需的最低时间,作者进行了系统的动力学分析并且绘制了时间曲线。结果表明,尽管因序列差异存在较高的异质性,但对于AncBEmax而言最低时间仅需4小时,而Cas9则需要36小时。 7.Nat Commun:"升级版"编辑器可在成年小鼠中进行基因校正并诱导癌症发生 doi:10.1038/s41467-021-22295-w Prime Editor(PE)”是一类新型的基因编辑工具,该技术无需依赖于双链DNA断裂或外源供体DNA模板,即可介导基因组修饰。通过prime editing guide RNA中本身存在的“模板”序列,从而实现精确的单碱基替换或小规模的插入/缺失突变。为了探究该工具在成年小鼠中的基因编辑能力,来自麻省大学医学院的Wen Xue团队进行了深入研究。相关结果发表在最近的《Nature Communications》杂志上。 此前研究发现,Cas9元件中细胞核定位信号(NLS)序列的组成和数量会影响其基因编辑效率,原始的二代PE(PE2)包含两个NLS序列,转染以及细胞定位染色成像结果显示,约60%的蛋白质存在于U2OS细胞的细胞核中,约85%的蛋白质存在于HeLa细胞的细胞核中。在此基础上,作者在C末端添加N端c-Myc NLS序列,同时保留SV40 NLS序列,结果显示:改造后的PE2能够完全定位于细胞核内,作者将其命名为PE2*。此外,作者还对PE2*的主要框架进行了改造,使其能够识别更加广泛的PAM序列。为了研究改造后的PE2*能否提高其基因编辑效率。作者比较了HEK293T mCherry报告系统在分别转染了PE2和PE2*之后的核苷酸转化比例。转染后3天,作者通过流式细胞术量化PE2以及PE2*的编辑效率。结果显示与PE2(9.2%至16.5%)相比,PE2*的编辑效率提高了1.5-1.6倍(14.3%至26.4%)。在另外一个相似的报告系统中,PE2*的基因编辑效率比PE2提高了1.6-1.9倍。 在此基础上,作者研究了升级版的PE2*在矫正遗传性疾病方面的作用。对此,作者使用了一个单基因突变的疾病模型进行验证。Alpha-1抗胰蛋白酶缺乏症(AATD)是由Serpin肽酶抑制剂家族A成员1(SERPINA1)基因突变引起的遗传性疾病。SERPINA1(PiZ等位基因)中的E342K突变(G到A)是最常见的突变,该突变会导致严重的肺脏和肝脏疾病。细胞培养实验证明,PE2*的碱基矫正比例为6.4–15.8%,而PE2仅为1.9–9.9%。总的来说,PE2*相比PE2的基因矫正能力提高了1.6到3.4倍。最后,作者还证明了该升级版的PE2*在活体中的基因编辑能力。结果显示,PE2*能够更加高效地改变小鼠中CTNNB1(β-catenin)的S45F突变(C-T),从而提高肿瘤发生的水平。而利用AAV传递,则可以起到纠正小鼠肝脏中致命性突变(SERPINA1蛋白E342K突变)的作用。 查看详细>>

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5 2021年3月HIV研究亮点进展 2021-04-01

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。 1.Nat Immunol:糖尿病药物二甲双胍新用途!它通过抑制CD4 T细胞中的氧化磷酸化来抑制HIV复制 doi:10.1038/s41590-021-00898-1 在一项新的研究中,来自美国北卡罗来纳大学教堂山分校的研究人员发现了HIV病毒的一个重要的弱点,并且在临床前实验中证实,一种广泛使用的糖尿病药物二甲双胍似乎能够利用这一弱点。相关研究结果于2021年3月25日在线发表在Nature Immunology期刊上,论文标题为“Multi-omics analyses reveal that HIV-1 alters CD4+T cell immunometabolism to fuel virus replication”。论文通讯作者为北卡罗来纳大学教堂山分校遗传学系教授Jenny Ting博士和马里兰大学医学院药理学教授Lishan Su博士。 具体而言,这些作者发现,当HIV感染称为CD4 T细胞的免疫细胞时,它会通过促进细胞产生化学能的一个关键过程来帮助自身复制。他们还发现,在细胞培养物和小鼠实验中,糖尿病药物二甲双胍可以抑制同样的过程,从而抑制HIV在这些细胞中的复制。 2.1篇Science+2篇Science子刊论文同日发表,揭示HIV候选疫苗有效之谜 doi:10.1126/science.abe9233;doi:10.1126/sciimmunol.abg1703;doi:10.1126/sciimmunol.abg5413 在首次设计出一种新型的基于恒河猴巨细胞病毒毒株68-1(RhCMV)的疫苗约二十年后,来自美国俄勒冈健康与科学大学的研究人员正在解开为什么它能在大约一半非人类灵长类动物中阻止并最终清除HIV的猴子版本(称为SIV),以及为什么它是阻止人类感染HIV的一种有希望的候选疫苗。 在2021年3月25日,这些构建RhCMV疫苗平台的研究人员描述了它发挥作用的不寻常的生物机制。相关研究结果以一篇Science论文(下称第一篇论文)和两篇Science Immunology论文(下称第二篇论文和第三篇论文)的形式发表,论文标题分别为“Modulation of MHC-E transport by viral decoy ligands is required for RhCMV/SIV vaccine efficacy”、“HLA-E–restricted,Gag-specific CD8+T cells can suppress HIV-1 infection,offering vaccine opportunities”和“Cytomegaloviral determinants of CD8+T cell programming and RhCMV/SIV vaccine efficacy”。 这些发现也有助于对在俄勒冈健康与科学大学开发的基于人CMV(HCMV)的HIV实验性疫苗(称为VIR-1111)进行微调,其中VIR-1111如今正在进行1期临床试验评估。该临床试验由Vir生物技术公司开展,该公司从俄勒冈健康与科学大学获得巨细胞病毒(CMV)疫苗平台技术许可。 3.NEJM:两项临床试验表明广泛中和抗体可有效预防敏感性HIV毒株感染 doi:10.1056/NEJMoa2031738;doi:10.1056/NEJMe2101131 两项AMP概念验证研究表明,一种名为VRC01的广义中和抗体(bnAb)能有效防止30%对这种bnAb敏感的HIV毒株感染。这一发现是在撒哈拉以南的非洲和美国、南美观察到的。VRCO1并不能阻止对这种bNAb有抵抗性的HIV毒株感染。由于抵抗性HIV毒株占这些地区循环毒株的近70%,VRC01治疗组和安慰剂对照组在整体预防HIV感染方面没有区别。对bNAb的敏感性是通过测量病毒对抗体中和的敏感性的实验室测试来评估的。 这两项临床研究(HVTN 704/HPTN 085和HVTN 703/HPTN 081)于2016年开始,成功招募了4623名参与者。AMP研究由美国国家卫生研究院下属的国家过敏与传染病研究所(NIAID)赞助和资助。这两项研究由HIV疫苗试验网络(HVTN)和HIV预防试验网络(HPTN)联合开展。相关研究结果发表在2021年3月18日的NEJM期刊上,论文标题为“Two Randomized Trials of Neutralizing Antibodies to Prevent HIV-1 Acquisition”。 4.PLoS Pathog:一种实验性组合疗法有望在ART中断后延缓HIV病毒反弹 doi:10.1371/journal.ppat.1009339 在一项新的临床前研究中,来自美国军事HIV研究计划(MHRP)的研究人员发现联合使用一种TLR7激动剂和两种广泛中和抗体的实验性疗法可以延缓感染SHIV的恒河猴在抗逆转录病毒疗法(ART)中断后的病毒反弹。相关研究结果近期发表在PLoS Pathogens期刊上,论文标题为“TLR7 agonist,N6-LS and PGT121 delayed viral rebound in SHIV-infected macaques after antiretroviral therapy interruption”。 这种实验性联合疗法包括TLR7激动剂GS-986和两种靶向HIV包膜的不同区域的广泛中和抗体(bnAb)N6-LS和PGT121。恒河猴在感染后14天开始接受病毒抑制性ART治疗,这种从感染到治疗的时间跨度反映了急性HIV感染的可行性。然后,这些作者在ART中断后给予这种实验性联合治疗,并测量SHIV病毒载量反弹需要多长时间。 5.PNAS:调节HIV表达的关键分子机制 doi:10.1073/pnas.2012835118 为了确定影响HIV持久性的建立,维持和逆转的细胞途径,研究人员用酵母菌进行了研究,以筛选出一个大型人为因素文库,以与负责病毒表达的HIV脱氧核糖核酸(DNA)序列结合。结果,他们确定了几种可能的调节因子,并确认一部分因子确实通过增加和减少HIV表达水平来控制感染细胞中的HIV。 Henderson说:“我们的研究确定了影响HIV的新颖转录因子,并使人们认识到影响不同HIV菌株激活和抑制的细胞网络。”研究人员认为,了解控制HIV表达的机制将有助于深入了解HIV复制,潜伏期和发病机理。亨德森补充说:“通过了解控制艾滋病毒的细胞途径,我们也许能够针对这些途径并改变这种潜在的水库的行为。” 6.J Virol:揭秘!为何当前的药物疗法无法恢复某些HIV患者机体的免疫系统功能? doi:10.1128/JVI.00180-21 近日,一项刊登在国际杂志Journal of Virology上的研究报告中,来自芬兰赫尔辛基大学等机构的科学家们通过研究发现,一种能开启“侵蚀”机体免疫力过程的蛋白激酶或能明显促进HIV患者机体的免疫缺陷,阻断这些蛋白激酶的药物或能提供一种策略来治疗那些通过抗逆转录病毒疗法都无法恢复机体免疫力的HIV患者。 抗病毒药物通常能用来治疗HIV感染,这类药物能抑制疾病不断进展;尽管目前科学家们在HIV药理学治疗上取得了很大进展,但可用的药物仍然不能完全清除患者体内的病毒;然而,大约五分之一的HIV患者机体的免疫系统并不能够像预期那样恢复,即反映机体免疫系统状态的CD4 T细胞的数量仍然很低,即使患者机体血液中HIV病毒的数量被抑制到非常低的水平或低于测量的阈值;在这类患者中研究人员就能检测到“侵蚀”机体免疫系统的慢性免疫激活的指征。 7.NEJM:ALVAC-HIV疫苗接种方案在南非2b-3期临床研究失败 doi:10.1056/NEJMoa2031499 近日研究人员公布了ALVAC-HIV+AIDSVAX B/E免疫方案在南非2b-3期临床研究结果。在本次2b-3期试验中,5404名基线未感染HIV-1的成年人接受疫苗(2704名参与者)或安慰剂接种(2700名参与者)。疫苗接种方案为在基线和第1个月注射ALVAC-HIV,然后在第3个月、第6个月、第12个月和第18个月强化注射四次ALVAC-HIV,强化接种时,同时接种gp120蛋白的亚单位疫苗和MF59佐剂。研究的主要疗效终点为至24个月时HIV-1感染率。 2020年1月,中期分析显示ALVAC-HIV+AIDSVAX B/E方案在预防HIV感染方面无效,随后停止了后续疫苗接种。试验参与者的中位年龄为24岁,70%女性。疫苗组和安慰剂组的不良事件发生率相似。在24个月的随访中,疫苗组138名参与者和安慰剂组133名参与者被诊断为HIV-1感染(危险比1.02)。 8.JAHA:艾滋病血清状态与心脏结构和功能之间的关联 doi:10.1161/JAHA.120.019709 近日,心血管疾病领域权威杂志JAHA上发表了一篇研究文章,研究人员旨在调查在联合抗逆转录病毒治疗时代,伴有或不伴有HIV感染的男性,通过二维超声心动图评估的心脏结构以及收缩和舒张功能是否存在差异。 研究人员对来自MACS(多中心艾滋病队列研究)的1195名男性进行了横断面分析,他们于2017年至2019年期间完成了经胸超声心动图检查。研究人员通过多变量回归分析评估了HIV血清状况与超声心动图指标之间的关联性,并调整了人口统计学和心血管危险因素。在HIV+男性中,研究人员还调查了HIV疾病严重程度标志物与超声心动图参数之间的关联。 参与者平均年龄为57.1±11.9岁;29%的参与者是黑人,而55%我HIV+。大多数感染HIV+的男性(占77%)被病毒抑制。92%参与者接受了联合抗逆转录病毒治疗。左心室(LV)收缩功能障碍(射血分数<50%)患病率较低,HIV血清状态与左心室射血分数无关。 9.Neurology:艾滋病患者,脑白质病变比普通人更明显 doi:10.1212/WNL.0000000000011702 美国NIH下属的国家神经系统疾病研究中的Yair Mina等人探究了HIV感染控制良好的患者与无HIV的对照组(CWOH)相比,脑白质高信号病变(WMH)的频率、严重程度和临床相关性。 他们纳入了203名感染控制良好(抗逆转录病毒治疗至少一年,血浆病毒量<200拷贝/毫升)的PLWH患者,和58名PLWH和社会人口统计学匹配的无艾滋病毒对照组(CWOH)。 通过Fazekas视觉评分表评估WMH负荷。主要结果测量是WMH负荷增加,由Fazekas总分≥2确定。并进行多重logistic回归分析,以评估HIV血清状态对WMH负荷的影响,并确定PLWH组中与WMH相关的MRI、CSF和临床变量。 他们发现,PLWH组WMH负荷增加的HR为3.7(p=0.0004)。对于PLWH组,WMH负荷增加与年龄较大、男性性别、吸烟、高血压、丙型肝炎病毒合并感染有关,也与CSF中存在可测量的肿瘤坏死因子-α有关。 这个聚焦于HIV患者中的研究,重要意义在于发现了HIV血清状态与CSF中存在的肿瘤坏死因子-α有关。而且HIV血清状态会影响脑WMH的程度,这种影响主要与衰老和可提前干预的共患病有关。 查看详细>>

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6 2021年3月CRISPR/Cas最新研究进展 2021-04-01

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。 018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。 1.Nat Commun:科学家开发出新型基因编辑工具来纠正诱发人类遗传性疾病的突变 doi:10.1038/s41467-021-21559-9 近日,一项刊登在国际杂志Nature Communications上的研究报告中,来自新加坡A*STAR研究所等机构的科学家们通过研究开发了一种名为C-G碱基编辑器(CGBE,C-to-G Base Editor)的基于CRISPR的基因编辑器,其或能帮助纠正诱发人类遗传性疾病的突变。 CGBE编辑器推动了科学家们广泛采用CRISPR-Cas9技术来使得对人类基因组进行“分子手术”成为可能,CRISPR-Cas9技术目前能用来干扰靶向基因,但当需要对特定序列进行精确更改时,这种技术的效率就会降低;而CGBE编辑器能通过实现有效和精准的基因改变来解决科学家们所面临的问题;其主要由三部分组成:1)修饰后的CRISPR-Cas9能定位突变的基因并将整个编辑器聚焦于这一基因;2)一种能从化合物种移除氨基基团的脱氨酶能靶向缺失的碱基C,并将其进行替换;3)最后,蛋白质能够开启细胞机制来利用碱基G取代有缺陷的碱基C;这就能够帮助研究人员实现从C到G的直接转换,并能纠正突变从而治疗人类遗传性疾病。 2.Nature子刊:CRISPR技术揭示癌症扩散的机制 doi:10.1038/s42003-021-01912-w 近日,惠康桑格研究所(Wellcome Sanger Institute)科学家的最新研究表明,以前与癌症无关的基因在某些癌症向肺部的扩散中起关键作用。研究小组发现,当基因LRRN4CL在小鼠中过度表达时,皮肤癌黑色素瘤更可能转移到肺部。 该研究于近日发表在《Communication Biology》杂志上,该研究还证实LRRN4CL的过表达与结肠癌,乳腺癌和膀胱癌向肺的转移有关。 3.eLife:新型全基因组CRISPR筛选技术或能发现与癌症发生相关的关键通路 doi:10.7554/eLife.63603 近日,一项刊登在国际杂志eLife上的研究报告中,来自范德堡大学等机构的科学家们通过研究开发了一种新型全基因组CRISPR筛选技术,其或能帮助揭示80%-90%的肿瘤是如何生长的。这种新方法能够检测一种特殊的遗传开关,而该开关能诱导持续性的细胞分裂(癌症开始的标志物)。 文章中,研究人员共对4000万个上皮细胞进行了筛选,来避免错过任何可能的筛选,但要想在如此庞大的数量中找到一个令人感兴趣的基因就好像大海捞针一样困难;为了解决这个问题,研究人员开发了一种策略,即利用不同的颜色来标记处于不同细胞周期阶段的细胞,从而对其进行分类,在筛选过程中,研究人员发现了一种众所周知的肿瘤抑制因子NF2。让他们惊讶的时,通过剔除激活机体先天性免疫力的蛋白TRAF3,细胞就会停止接收休息信号。尽管此前他们并未发现TRAF3与密度依赖性的细胞增殖相关,但本文研究结果表明,如果没有该蛋白的话,无论细胞生长地多密集,其都会继续进行分裂;这一特征与癌症发生有关,因此这一特征或许具有重要的意义。 4.Nat Commun:新方法促进抗体类药物开发 doi:10.1038/s41467-021-21518-4 近年来,治疗性抗体已经改变了癌症和自身免疫性疾病的治疗方法。现在,瑞典隆德大学的研究人员基于“遗传剪刀”CRISPR-Cas9开发了一种新的高效方法,该方法可促进抗体开发。该发现发表在《Nature Communications》杂志上。 抗体药物是增长最快的一类药物,几种治疗性抗体用于治疗癌症。它们有效,通常无副作用,并通过识别体内异物而受益于人体自身的免疫系统。通过与细胞上的特定靶分子结合,抗体可以激活免疫系统,或引起细胞“自杀”。 5.Stem Cells:GLI1基因有助于治疗多种癌症 doi:10.1002/stem.3341 近日,芝加哥安·罗伯特·H·卢里儿童医院的斯坦利·曼恩儿童研究所的科学家发现,促癌的GLI1基因的DNA内的一个区域直接负责调节该基因的表达。这些发现发表在《Stem cell》杂志上,暗示GLI1内的这一区域可能被作为癌症治疗的靶标,因为关闭GLI1会打断癌症的过度细胞分裂特性。 共同资深作者Philip Iannaccone教授说:“从以前的研究中,我们知道GLI1驱动着导致许多癌症的持续的细胞增殖,而且该基因也刺激了它自身的表达。我们在人类活体胚胎干细胞中建立了去除GLI1调控区的功能,从而消除了GLI1的表达并阻断了其活性。这些发现是有希望的,并且可能指向癌症的治疗靶标。” Iannaccone博士及其同事使用CRISPR基因编辑技术删除了人类胚胎干细胞中GLI1与DNA的结合区,从而干扰了该基因驱动血液,骨骼和神经细胞胚胎发育的正常活动。 6.Science Advances:微针辅助基因组编辑可协同治疗炎症性皮肤病! doi:10.1126/sciadv.abe2888 近日,来自中国浙江大学的一个研究小组在Science Advance上发表题为《Microneedle-assisted genome editing:A transdermal strategy of targeting NLRP3 by CRISPR-Cas9 for synergistic therapy of inflammatory skin disorders》的研究论文。 该研究发现利用微针辅助基因组编辑技术,使CRISPR-Cas9蛋白经皮靶向控制炎症因子合成基因,可协同治疗炎症性皮肤疾病。 7.Science:CRISPR基因沉默机制开拓慢性疼痛新疗法 doi:10.1126/science.abi4517 近日,美国加州大学圣地亚哥分校的一个研究小组在顶尖期刊Science上发表题为《Gene-silencing injection reverses pain in mice》的研究论文。 研究通过一项有趣的验证研究表明,CRISPR基因疗法可能是治疗慢性疼痛的阿片类药物的替代品。初步研究结果表明,在暂时抑制与疼痛状态相关的基因活动后小鼠的疼痛敏感性降低。 8.Molecular Therapy:治一次管3年!基因编辑展现长效降低胆固醇能力 doi:10.1016/j.ymthe.2021.02.020 最近,由美国宾夕法尼亚大学基因治疗专家团队发表在Molecular therapy杂志上的新研究,通过对PCKS9基因的编辑,实现了基因编辑治疗的两个关键目标:安全性和持久性。研究首次报道,一次性基因编辑可以显著降低动物体内的PCSK9蛋白和LDL-C水平长达3年之久! 研究人员使用了由Precision BioSciences公司开发的ARCUS基因组编辑技术平台。试图确定通过腺相关病毒(AAV),将靶向PCSK9基因的上述编辑西永递送到非人灵长类动物(NHP)肝脏中,随后进行长达3年的监测。 结果显示,经过治疗的动物表现出循环PCSK9和LDL-c的持续减少,其中PCSK9蛋白水平持续降低了85%,而LDL-C水平持续降低56%。同时PCSK9位点的基因编辑十分稳定,脱靶率低,肝脏组织病理没有发现明显的不良变化。 此外,在3年期间,肝脏细胞已经经历了多次的迭代,这些结果意味着基因编辑对基因组的改变被传递到新一代的肝细胞中,支持PCSK9和LDL-C水平的降低是永久性的。这些研究表明,体内靶向基因破坏发挥了持久的治疗效果,同时并没有发生明显的不良反应,因此结果支持临床转化。 查看详细>>

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7 2021年2月HIV研究亮点进展 2021-03-03

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2月份,有哪些重大的HIV研究或发现呢? 1.Cell:重大突破!HIV完整无损地通过核孔进入细胞核,并在那里释放它的基因组 doi:10.1016/j.cell.2021.01.025 在一项新的研究中,来自德国马克斯-普朗克生物物理研究所、海德堡欧洲分子生物学实验室和海德堡大学医院的研究人员首次成功地对转运到被感染细胞的细胞核的过程中的人类免疫缺陷病毒(HIV,俗称艾滋病病毒)进行了成像。通过成像获得的电子断层图像显示了这种病毒的蛋白包膜通过核孔---细胞核周围膜上的开口,允许分子进出。他们发现,这种病毒完好无损地通过核孔,只是在细胞核内破裂,并在那里释放它的遗传信息。这阐明了这种病毒的遗传物质整合到被感染细胞基因组中的一个重要机制。相关研究结果发表在2021年2月18日的Cell期刊上,论文标题为“Cone-shaped HIV-1 capsids are transported through intact nuclear pores”。 HIV-1是这项研究的重点,它主要感染免疫系统中的某些细胞,从而大大削弱了人体自身对疾病的防御能力。这种病毒的遗传物质被安全地包装在一种称为“衣壳(capsid)”的圆锥形蛋白胶囊中。科学家们已知道,在感染过程中,这种衣壳如何穿过细胞膜进入细胞内部,但不知道这种病毒的遗传物质是如何从衣壳进入细胞核,并在那里引发新病毒的形成。 这就是这项研究的切入点。利用新开发的对病毒感染细胞中的分子复合物进行三维成像的方法,这些研究人员成功地对这种病毒衣壳在运输到细胞核的过程中直接成像。论文共同通讯作者、海德堡大学医院传染病学中心医学主任Hans-Georg Kräusslich解释说,“在此之前,人们都认为这种衣壳不适合通过核孔。然而,HIV病毒基因组如何进入细胞核的问题对它的增殖至关重要。因此,我们的结果支持寻找未来治疗方法的新靶标。”虽然目前的治疗方案可以抑制这种病毒在体内的增殖,但真正消除它的治愈方法迄今为止还是不可能实现的。 2.Lancet子刊解读!新研究表明终身抗逆转录病毒药物治疗有望根除HIV母婴传播 doi:10.1016/S2352-3018(20)30308-8 抗逆转录病毒药物是预防和治疗艾滋病毒(HIV)感染的重要工具。一项针对坦桑尼亚孕妇的新研究表明,终身抗病毒治疗似乎也能防止这种病毒从母体传播给婴儿。这项研究部分由瑞典卡罗林斯卡研究所的研究人员进行,并于2021年2月11日在线发表在Lancet HIV期刊上,论文标题为“Long-term virological outcomes in women who started option B+care during pregnancy for prevention of mother-to-child transmission of HIV in Dar es Salaam,Tanzania:a cohort study”。这些研究结果对世界卫生组织(WHO)在中低收入国家的HIV预防工作做出了有希望的贡献。 8年多以前,WHO发布了称为“方案B+(Option B+)”的建议,以便在中低收入国家的怀孕期间和怀孕后的女性中更简单、更有效地预防和治疗HIV。方案B+计划的一个方面是确保感染HIV的孕妇在怀孕期间尽早开始接受终身抗病毒药物治疗,即抗逆转录病毒疗法(ART)。方案B+在预防HIV母婴传播方面取得了重要突破。 3.实验性HIV疫苗一期临床试验效果显著97%接种者出现针对性的免疫反应 新闻来源:Experimental HIV vaccine primed immune system as first stage in production of broadly neutralizing antibodies 近日,国际艾滋病疫苗倡议协会(IAVI)和Scripps研究所联合宣布,一项针对一种预防HIV感染的新型疫苗策略的第一阶段临床试验已经取得了非常有希望的结果,这种新型疫苗能成功刺激罕见免疫细胞的产生,而这些免疫细胞最开始能够产生抗体来抵御快速突变的病毒以及感染,在接种疫苗的参与者中,有97%的受试者都产生了有针对性的反应。 IAVI中和抗体研究中心的研究者William Schief表示,这项研究证明了一种新型HIV疫苗概念的原则,而这一概念也可以应用于其它的病原体。我们与其他研究人员通过联合研究后证明,这种疫苗能刺激具有特定特性的罕见免疫细胞,而且这种靶向刺激作用在人类机体中非常有效,我们相信,这种方法或将成为HIV疫苗开发的关键,对于制造对抗其它病原体的疫苗也至关重要。研究者Schief在国际艾滋病协会HIV预防研究虚拟会议上阐述了这一研究结果。 这项研究为后期科学家们进行更多的临床试验奠定了一定的基础,这些试验将会寻求完善和扩展这种方法,其长期目标就是制造出一种安全有效的HIV疫苗,下一步,IAVI和Scripps研究所将与生物技术公司Moderna合作开发并检测一种基于mRNA的疫苗,并利用这一方法来产生同样有益的免疫细胞,而利用mRNA技术将会大大加快HIV疫苗的开发步骤。目前HIV在全球影响着3800万人的健康,众所周知,其是最难利用疫苗靶向作用的病毒之一,这在很大程度上是因为HIV会不断进化为不同的毒株来逃避宿主机体免疫系统的攻击。 4.Nat Commun:揭示人蛋白SAMHD1识别HIV等病毒感染的机制 doi:10.1038/s41467-021-21023-8 人类拥有一个强大的多层次防御系统,保护我们免受病毒感染。更好地了解这些防御系统和病毒用来逃避它们的技巧,可以为治疗病毒感染和可能的其他疾病开辟新的途径。例如,一种名为SAMHD1的人类蛋白通过消耗病毒基因组复制所需的脱氧核苷酸来阻碍人类免疫缺陷病毒(HIV)和其他病毒的复制。长期以来,这种蛋白是否以及如何在感染时被激活一直是个谜。 如今,在一项新的研究中,来自美国德克萨斯大学圣安东尼奥健康科学中心的研究人员发现,SAMHD1能够识别核酸中的一种独特的分子模式。这种称为“磷硫酰化(phosphorothioation)”的分子模式可能会作为行动的信号。这就像皇宫城墙上的哨兵,看到远处有入侵的部落,就会召集部队到战位。相关研究结果于2021年2月2日发表在Nature Communications期刊上,论文标题为“Nucleic acid binding by SAMHD1 contributes to the antiretroviral activity and is enhanced by the GpsN modification”。 5.Autophagy:HIV感染治疗新思路!科学家开发出了一种创新性的治疗措施来优化宿主免疫系统从而清除HIV! doi:10.1080/15548627.2021.1874134 目前科学家们迫切需要改善针对HIV-1感染患者的传统治疗手段;近日,一篇发表在国际杂志Autophagy上的研究报告中,来自法国国家劳动安全及研究中心等机构的科学家们通过研究开发了一种新型治疗方法来恢复免疫细胞的效力。 很多HIV-1感染者需要进行日常的抗病毒疗法来控制机体的感染,然而这些药物往往会诱发明显的副作用,且并不能完全恢复宿主机体免疫系统的功能;一类称之为“精英控制者”(elite controllers)的特殊患者群体则能在在感染状态下生存且并不需要任何药物来干预。研究者Julien van Grevenynghe教授说道,这些感染者或许代表了一个令人难以置信的模型,其能帮助我们在分子水平上来改善针对其他感染者的治疗;这也就是为何免疫学家一直在进行研究来寻找精英控制者和常规疗法治疗患者之间差异,从而开发抵御HIV-1感染的新型武器。 6.Science:人体具备抵抗HIV的天然警报系统 doi:10.1126/science.abe1707 在2月4日发表在《Science》杂志上的一项研究中,位于圣路易斯的华盛顿大学医学院的研究人员确定了一种潜在的方法,可以消除潜伏在被感染的免疫细胞内部的潜在HIV感染。研究人员对人体免疫细胞进行研究后发现,这种细胞具有天然的警报系统,可以检测特定HIV蛋白的活性。该策略不是根据病毒的外观(大多数免疫疗法的基础)攻击病毒,而是根据病毒的作用(即病毒存在所需的重要活动)攻击病毒。 文章作者,资深教授Liang Shan博士说:“我们确定免疫系统的一部分可以识别并攻击艾滋病毒的核心功能,无论其突变程度如何。这增加了清除单个患者中所有休眠病毒的可能性。对于患者而言,即使他们与治疗一致并且没有任何症状,进行可能将其HIV状况从阳性改变为阴性的治疗也会对他们的生活产生巨大影响。” 7.Nat Commun:安慰剂对照试验:粪便微生物群移植治疗HIV doi:10.1038/s41467-021-21472-1 最近,研究人员进行了一项试点双盲研究,其研究了30名接受抗逆转录病毒治疗(ART)且CD4/CD8比值<1的HIV感染受试者。患者随机接受每周粪便微生物菌群胶囊或安慰剂治疗8周。粪便捐献者根据其微生物群标志进行合理选择。 研究人员报告说,粪便微生物群移植(FMT)是安全的,与严重的不良事件无关,并能减轻HIV相关的菌群失调。 查看详细>>

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8 2021年2月CRISPR/Cas最新研究进展 2021-03-03

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2月份,有哪些重大的CRISPR/Cas研究或发现呢? 1.Mol Cell:新型基因编辑技术可让CRISPR-Cas9按顺序编辑DNA doi:10.1016/j.molcel.2020.12.003 在一项新的研究中,来自美国伊利诺伊大学芝加哥分校的研究人员发现了一种新的基因编辑技术,可以随着时间的推移对序列剪切或编辑进行编程。相关研究结果近期发表在Molecular Cell期刊上,论文标题为“Sequential Activation of Guide RNAs to Enable Successive CRISPR-Cas9 Activities”。 论文共同通讯作者、伊利诺伊大学芝加哥分校医学院生物化学与分子遗传学副教授Bradley Merrill说,“目前可用的基于CRISPR的编辑系统的一个缺点是,所有的编辑或切割都是一次性完成的。没有办法引导它们,让它们一个接一个地按顺序发生。” Merrill及其同事们开发的这种新方法涉及使用称为向导RNA(gRNA)的特殊分子,gRNA在细胞内引导Cas9酶,并确定Cas9将在那里进行切割的精确DNA序列。他们将他们特别设计的gRNA分子称为“proGuide”,这些分子允许使用Cas9对DNA进行程序化的顺序编辑。 2.Cell论文解读!揭示控制记忆T细胞产生的代谢机制 doi:10.1016/j.cell.2021.02.021 在一项新的研究中,来自美国圣犹大儿童研究医院的研究人员揭示了一种以前未知的生物机制,免疫系统通过该机制产生记忆T细胞来杀死细菌、病毒和肿瘤细胞。这一发现对适应性免疫系统如何应产生这类记忆T细胞来应对感染具有多重意义。这一实验还揭示了抑制长寿记忆T细胞产生的机制,这些长寿记忆T细胞随着时间的推移不断更新来保护身体。用药物或基因方法阻断这些抑制机制,可能提高抵抗感染和癌症的保护性免疫力。相关研究结果于2021年2月25日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“In vivo CRISPR screening reveals nutrient signaling processes underpinning CD8+T cell fate decisions”。论文通讯作者为圣犹大儿童研究医院免疫学系的Hongbo Chi博士。论文第一作者为圣犹大儿童研究医院免疫学系的Hongling Huang博士和Peipei Zhou博士。 这些作者还发现了一种记忆T细胞亚型,他们将其命名为末端效应启动细胞(terminal effector prime cell)。绘制控制这类细胞的途径有可能操纵这一途径以增强免疫系统杀灭微生物和癌细胞的能力。绘制这种控制途径还提供了这样的启示:饮食对免疫功能的影响可能比以前认为的更大。 3.Nature解读!一种新型CRISPR技术或能为基因疗法带来革命性变革从而治疗人类的遗传性疾病 doi:10.1038/s41586-020-03086-7 近日,一篇发表在国际杂志Nature上题为“In vivo base editing rescues Hutchinson–Gilford progeria syndrome in mice”的研究报告中,来自美国MIT和博德研究所等机构的科学家们报道了一项标志基因疗法里程碑式的研究成果。研究者表示,一种新型的CRISPR技术或能给基因疗法带来革命性的变革,从而为治疗遗传性疾病患者带来新的希望。 文章中,研究人员对儿童早衰症进行了研究,这是一种导致儿童迅速衰老的遗传性疾病,目前科学家们开发出的第二代CRISPR基因编辑技术—碱基编辑(base editing)已经在小鼠机体中进行了成功测试,在这一技术的帮助下,研究人员最终或有望纠正人类的终生遗传性疾病,包括儿童早衰症等。 4.Genome Res:科学家有望增强CRISPR剔除技术的作用效率 doi:10.1101/gr.265736.120 近日,一篇刊登在国际杂志Genome Research上题为“Enhancing CRISPR deletion via pharmacological delay of DNA-PKcs”的研究报告中,来自都柏林大学等机构的科学家们通过研究揭示了如何改善CRISPR的作用效率。CRISPR剔除(CRISPR-del,CRISPR deletion)是一种新型的基因编辑工具,其能以外科手术般的精确性剔除或切断活细胞中的特定DNA片段,从而就能帮助科学家们研究机体中多种多样但却知之甚少的非蛋白编码的DNA元件的功能,这些DNA元件被科学家们称之为基因组中的“暗物质”。 CRISPR-del技术非常实用,其拥有着非常广泛的应用,比如从基础研究到最终治疗性手段的开发等;但其所面临的主要障碍是作用效率较低,这就限制了其应用,也增加了实验室工作人员的工作量,并降低了筛选应用的灵敏性。这项研究中,研究者Rory Johnson教授等人开始寻找能改善CRISPR剔除技术的方法,随后他们开发出了一种新型的报道系统来识别能改善剔除效率的因子。 5.Cell Stem Cell:利用CRISPR/Cas9和iPSC技术构建出首个急性髓系白血病进展模型 doi:10.1016/j.stem.2021.01.011 在一项新的研究中,来自美国西奈山伊坎医学院等研究机构的研究人员构建出首个细胞模型来描绘急性髓系白血病(AML)从早期到晚期的演变过程。通过使用基因编辑技术来改变让细胞变成恶性肿瘤细胞所需的基因,他们能够确定早期疾病阶段的潜在治疗靶标。相关研究结果于2021年2月10日在线发表在Cell Stem Cell期刊上,论文标题为“Sequential CRISPR gene editing in human ipsCs charts the clonal evolution of myeloid leukemia and identifies early disease targets”。 论文共同通讯作者、西奈山伊坎医学院肿瘤科学副教授Eirini Papapetrou博士说,“我们基本上从零开始构建了一种白血病模型,该模型描述了作为这种疾病进展基础的分子变化的特征,这使我们能够确定它的产生过程中最早发生的事件,这些事件可以作为治疗靶标。通过构建首个跟踪人类白血病进化的细胞模型,我们相信我们向揭开这种疾病的细胞生物学特性迈出了重要一步。我们鉴定出这种疾病过程中早期出现的分子脆弱性,这有可能发现更好的AML的生物标志物和改进的新型疗法---这些目标在过去被证明是医学科学难以实现的。” 6.PNAS:科学家识别出能帮助确定胃组织干细胞特性的三个关键基因! doi:10.1073/pnas.2016806118 近日,一篇发表在国际杂志Proceedings of the National Academy of Sciences上的研究报告中,来自日本金泽大学等机构的科学家们通过研究识别出了三个关键基因,其或能帮助确定胃组织干细胞的特性(干性,stemness)。人体大约由60万亿个细胞组成,这些细胞每天都在更新来维持机体组织的稳态,尤其是消化道内的细胞能在几周内完成更新,这要归功于每个组织中干细胞的快速增殖,其在支持细胞功能方面发挥着非常重要的角色。 组织干细胞在诸如组织发生等多种现象中扮演着关键角色,当其分裂时其能通过产生分化的细胞来从损伤中恢复过来。组织干细胞能通过产生相同的细胞(自我更新)或通过分化为其它类型的细胞来做到这一点。这项研究中,研究人员通过研究发现了能表达Lgr5基因的胃组织干细胞的存在,Lgr5能作为胃组织中胃腺基底部组织干细胞的标志物,其干细胞特性能被Wnt信号通路所抑制。然而,由于进一步在体内进行证实存在一定的技术难度,科学家们并不清楚Wnt信号调节的组织干细胞相关的分子机制。 7.Cell:使用Cas9记录生物事件经过的时间和时间信息 doi:10.1016/j.cell.2021.01.014 生物反应是高度动态的,尤其是在活细胞中。因此,出乎意料的是,活细胞中这种反应的速率可能足够稳定以被用作钟表系统。DNA是生命的遗传物质,已被提议作为记录信息的媒介。尽管DNA已被用于记录生物学信息和计算数学问题,但尚未将其用于记录时间信息。 在这里,我们发现与典型的动态生物反应相比,Cas9和gRNA产生的插入片段能够以稳定的速率发生,并且累积插入片段的频率是时间的函数。通过测量插入缺失频率,我们开发了基于CRISPR-Cas9的合成生物系统,能够以可复制的方式在培养的人类和小鼠细胞以及小鼠皮肤细胞中模拟记录和测量数小时至数周的绝对时间的方法。这些时间记录是在几种细胞类型中进行的,Cas9的启动子和递送载体不同,并且在培养的细胞和活小鼠的细胞中都进行。作为应用,我们记录了热暴露和炎症发作以来化学暴露的持续时间和经过的时间长度,因此我们的系统可以用作合成的“DNA clock”。 8.Nat Commun:在异染色质中,TALEN的编辑效率是CRISPR-Cas9的5倍 doi:10.1038/s41467-020-20672-5 在一项新的研究中,来自美国伊利诺伊大学香槟分校的研究人员利用单分子成像技术对基因组编辑工具CRISPR-Cas9和TALEN进行了比较。他们的实验显示,在基因组中紧密压缩的称为异染色质(heterochromatin)的部分,TALEN的编辑效率是CRISPR-Cas9的5倍。脆弱X综合征、镰状细胞贫血、β-地中海贫血等疾病都是异染色质的遗传缺陷造成的。相关研究结果于2021年1月27日发表在Nature Communications期刊上,论文标题为“TALEN outperforms Cas9 in editing heterochromatin target sites”。 论文通讯作者、伊利诺伊大学香槟分校化学与生物分子工程教授Huimin Zhao说,这项研究增加了证据,表明需要更广泛地选择基因组编辑工具来靶向编辑基因组的不同部分。Zhao说,“CRISPR是一个非常强大的工具,引发了基因工程革命,但它仍然有一些局限性。” 查看详细>>

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9 2021年1月HIV研究亮点进展 2021-03-03

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1月份,有哪些重大的HIV研究或发现呢? 1.Science论文解读!通过对病毒表面蛋白进行建模,确定流感病毒、HIV和冠状病毒的进化和逃逸突变,从而为开发通用疫苗奠定基础 doi:10.1126/science.abd7331;doi:10.1126/science.abf6894 制造针对某些病毒(包括流感病毒和HIV)的有效疫苗如此困难的原因之一是,这些病毒变异非常迅速。这使得它们能够通过一种称为“病毒逃逸”的过程,逃避特定疫苗产生的抗体。 在一项新的研究中,来自美国麻省理工学院的研究人员如今设计了一种新的基于最初为分析语言而开发的模型的方法,可在计算上构建病毒逃逸的模型。该模型可以预测病毒表面蛋白的哪些部分更有可能发生突变,从而使得病毒逃逸,它还可以识别出不太可能发生突变的部分,使其成为开发新疫苗的良好靶标。相关研究结果发表在2021年1月15日的Science期刊上,论文标题为“Learning the language of viral evolution and escape”。 在这项研究中,Berger和她的同事们鉴定出用于开发针对流感病毒、HIV和SARS-CoV-2的疫苗的潜在靶标。自从这篇论文被接受发表后,这些研究人员还将他们的模型应用于最近在英国和南非出现的SARS-CoV-2新变种。他们说,这一尚未经过同行评审的分析表明应当对这种病毒变种的基因序列进行进一步调查,以确定它们是否有可能逃脱现有疫苗的影响。 2.Science:在恒河猴中重现HIV包膜蛋白Env和广泛中和抗体的共同进化,为开发高效的HIV疫苗奠定基础 doi:10.1126/science.abd2638 人们普遍认为,开发有效的基于中和抗体的HIV-1疫苗,需要一致性地激活多个表达特异性识别一种或多种经典的广泛中和抗体(bNAb)表位簇的免疫球蛋白受体的生殖系前体B细胞,然后通过高效的抗原驱动选择来实现抗体亲和力成熟。事实证明,如何通过免疫接种来完成这一壮举是一项艰巨的科学挑战。合理设计HIV-1疫苗的一个障碍是缺乏一种合适的远交系灵长类动物模型,在这种模型中bNAb可以被普遍诱导,从而使得负责这类免疫反应的分子、生物学和免疫学机制能够以可重复和迭代的方式进行研究。 在自然感染的人类中,由HIV-1引起的中和抗体与病毒Env以独特的分子模式共同进化,在某些情况下获得了相当大的中和广度。这些研究人员从3个产生了bNAb的HIV-1感染者身上构建了携带主要传播/创始者Env的SHIV,并使用这些SHIV感染了22只恒河猴。7只恒河猴产生的bNAb表现出相当大的中和广度和效力。相关研究结果发表在2021年1月8日的Science期刊上,论文标题为“Anterior cingulate inputs to nucleus accumbens control the social transfer of pain and analgesia”。 出乎意料的是,SHIV感染在恒河猴身上引起了Env-抗体共同进化的分子模式,这种分子模式反映了在受到携带同源Env的HIV-1毒株感染的人类身上所看到的情况。相似之处包括对表位识别的保守性免疫遗传、结构和化学解决方案,以及导致病毒持续存在的Env氨基酸的精确替换、插入和缺失。 3.Clin Infect Dis:妊娠期抗逆转录病毒治疗可增加宝宝出生后的心血管疾病风险 doi:10.1093/cid/ciab030 全世界大概有3800万人感染了艾滋病毒(HIV)。一半以上的HIV感染者为女性,而且大部分在育龄阶段。通过合适的干预措施,多为联合抗逆转录病毒治疗(ART),可以预防HIV发生母婴传播。虽然在充分的保护措施下,胎儿出生后逃过了HIV感染,但在胎儿期母体HIV感染和ART双重打击暴露对胎儿的发育会有什么影响呢? 近日发表在《Clinical Infectious Disease》杂志上的一项研究,评估了宫内暴露于母体HIV和ART对出生后心血管重塑模式的影响。该研究为一项前瞻性队列研究,纳入了34名HIV暴露但未感染(HEU)的婴儿和53名非HIV暴露的婴儿,从胎儿生活到出生后6个月进行评估。心血管检查包括超声心动图、血压和颈动脉内膜中层厚度(CIMT)测量。 在6个月大的有宫内HIV暴露史的婴儿中,观察到亚临床心脏损伤,并伴有血压升高和cIMT增厚。其中一半的人达到高血压诊断标准。该研究结果表明,宫内暴露于ART的未感染HIV的婴儿的心血管疾病风险可能增加。 4.JAMA Netw Open:HIV患者血CD4+T细胞计数和病毒载量是否与认知障碍风险相关? doi:10.1001/jamanetworkopen.2020.31190 尽管抗逆转录病毒联合疗法(cART)得到了更广泛的应用,但HIV-1感染仍然是一个全球公共卫生挑战。即使是接受治疗的慢性艾滋病毒感染患者,神经认知障碍也常常持续存在,影响生活质量。HIV阳性人群中神经认知障碍的患病率在不同的研究中有所不同:在一项综述中,有研究表明,近一半的HIV阳性个体存在认知障碍,但也有其他研究表明,受影响的人不到20%。这种变异性可能反映了病毒-宿主动力学和cART治疗状态的异质性。其他因素可能包括临床环境和地理区域的文化、社会经济和教育差异以及神经心理学测试方法,包括使用适当的规范性数据,以及处理神经和精神混杂因素。另一项使用标准神经心理学评估和适当规范性数据的研究回顾发现,即使是轻微的神经认知损伤,也与执行日常生活工具性活动的能力受到干扰之间存在着密切的联系。 识别与体内感染相关的神经解剖学途径可以描述这些缺陷背后的神经病理过程。然而,发表的来自相对较小的异质队列的神经影像学结果是不一致的,限制了迄今得出的结论的普遍性。有研究团队探索了大脑结构与最常用的HIV负担临床评估(CD4+t细胞计数和病毒载量)的关系,研究结果发表在了JAMA Netw Open杂志上。 这项分析证明了一项全球合作倡议的可行性和实用性,可以了解艾滋病毒感染的神经特征。通过更大的合作努力,研究者将能够在有力的分析中评估可能调节神经系统结果的因素,包括cART治疗方案、共病、共感染、药物使用、社会经济因素和人口统计学因素,以及这种大脑结构差异的功能影响。了解可能导致HIV阳性个体神经精神和认知结果的神经生物学变化,对于识别有神经症状风险的个体、推动可能保护中枢神经系统的新疗法以及监测治疗反应至关重要。 5.达匹韦林阴道环,预防艾滋病的新选择 新闻来源:WHO recommends the dapivirine vaginal ring as anew choice for HIV prevention for women at substantial risk of HIV infection 世卫组织(WHO)今天建议,作为联合预防方法的一部分,可以将达匹韦林阴道环(DPV-VR)作为具有重大感染风险的患者的预防策略。 DPV-VR可以减少感染HIV的风险。为了正确使用阴道环,必须将其在阴道内佩戴28天,然后再换上新的阴道环。阴道环由硅树脂制成,易于弯曲和插入。该环通过在28天之内将抗逆转录病毒药物达匹韦林(dapivirine)从阴道环中缓慢释放到阴道中而起作用。 两项III期随机对照试验发现,使用DPV-VR可以降低女性感染HIV的风险,长期耐受性良好。使用DPV-VR可使女性感染HIV的风险降低27%-35%。开放标签延伸研究的结果表明,始终使用DPV-VR的女性的HIV风险降低率则更高。 DPV-VR可以与口服PrEP(暴露前预防)一起使用,作为不希望或无法每天服用口服片剂的女性的选择。尽管避孕环已问世了数年,但DPV-VR是第一个预防HIV的产品。 6.2020 BHIVA/BASHH/BIA指南:成人HIV检测 2020年12月,英国艾滋病协会(BHIVA)联合英国性健康与艾滋病协会(BASHH)、英国传染病协会(BIA)共同发布了成人HIV检测指南,该指南主要提出了HIV检测建议,内容涉及HIV检测频率,社区和自我采用,检测方法,检测技术等。 7.每月口服一次,预防HIV!默沙东公布2a期研究数据:支持islatravir用于暴露前预防(PrEP)! 新闻来源:Merck Presents Interim Findings from Phase 2a Clinical Trial Evaluating Investigational Once-Monthly Oral Islatravir for the Prevention of HIV-1 Infection at HIVR4P 2021 默沙东(Merck&Co)近日在2021年艾滋病毒预防研究会议(HIVR4P 2021)上公布了2a期临床试验(NCT04003103)新的中期数据。该研究正在评估每月一次口服islatravir(前称MK-8591)片剂在成人中的安全性、耐受性、药代动力学(PK)。中期结果表明,所研究的2种剂量(60mg和120mg,每月口服一次)用于暴露前预防性用药(PrEP)均达到了预先指定的疗效PK阈值。在使用盲法数据的中期分析中,发现2种剂量均具有可接受的耐受性。 islatravir是默沙东在研的一款新型口服核苷类逆转录酶易位抑制剂(NRTTI),正在临床试验中评估各种配方,联合其他抗逆转录病毒药物治疗HIV-1感染,以及作为单药疗法对HIV-1感染进行暴露前预防性用药(PrEP)。 该研究的首席研究员、匹兹堡大学妇产科和生殖科学教授Sharon Hillier博士表示:“这些结果为islatravir作为一种每月一次的口服PrEP方案的进一步研究提供了支持。目前迫切需要更多、更有效的HIV预防方案,以帮助更广泛的人保护自己。” 查看详细>>

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10 2021年1月CRISPR/Cas最新研究进展 2021-03-03

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1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论文详解!基于CRISPR/Cas9的单细胞谱系追踪,揭示癌症异种移植物转移的速率、途径和驱动因子 doi:10.1126/science.abc1944 当癌症局限于身体的一个部位时,医生通常可以通过手术或其他疗法进行治疗。然而,大部分与癌症有关的死亡,是由于它的转移倾向,发送自己的种子(癌细胞),可能在全身生根。转移的确切时刻转瞬即逝,混杂在肿瘤中发生的数百万次分裂中。美国怀特黑德研究所成员Jonathan Weissman说,“这些事件通常是不可能实时监测的。” 如今,在一项新的研究中,Weissman领导的一个研究团队把CRISPR工具变成了实现这一目标的一种方法。Weissman实验室与加州大学伯克利分校计算机科学家Nir Yosef和加州大学旧金山分校癌症生物学家Trever Bivona合作,以进化生物学家看待物种的方式对待癌细胞,绘制出极其详细的家族树。通过探究这个家族树的分支,他们可以跟踪癌细胞的谱系,以找到单个肿瘤细胞何时变得异常,将其后代扩散到身体的其他部位。相关研究结果于2021年1月21日在线发表在Science期刊上,论文标题为“Single-cell lineages reveal the rates,routes,and drivers of metastasis in cancer xenografts”。 Weissman说,“通过这种方法,你可以问这样的问题:‘这个肿瘤转移的频率有多高?转移的部位来自哪里?它们去了哪里?’通过能够跟踪肿瘤在体内的历史,你可以揭示肿瘤的生物学差异,而这通过常规手段是观察不到的。” 2.Cell论文解读!新研究揭示CRISPR/Cas9除了作为基因编辑工具,还可作为调节开关调节基因活性 doi:10.1016/j.cell.2020.12.017 在一系列针对实验室培养的细菌开展的实验中,来自美国约翰霍普金斯大学的研究人员发现了证据,表明广泛使用的基因切割系统CRISPR-Cas9还有另一种作用---作为CRISPR-Cas9基因的自我调节开关。它调低或调弱CRISPR-Cas9活性的作用,可能会帮助科学家们开发出用于研究目的的细胞基因工程新方法。相关研究结果于2021年1月8日在线发表在Cell期刊上,论文标题为“A natural single-guide RNA repurposes Cas9 to autoregulate CRISPR-Cas expression”。 科学家们长期以来一直致力于解开CRISPR-Cas9作用机制的精确步骤,以及它在细菌中的活性如何被调高或调低。这些研究人员在寻找激活或抑制酿脓链球菌CRISPR-Cas9基因切割系统的基因时,发现了这一系统如何运作的线索。 具体来说,这些研究人员在CRISPR-Cas9系统中发现了一个基因,当失活后,它会导致这种基因编辑系统在细菌中的活性急剧增加。这个基因的产物似乎是对Cas9进行重新编程,使其作为刹车(brake)起作用,而不是“剪刀”,以调低CRISPR系统的活性。 3.PNAS:动物模型揭示GPI锚定缺陷 doi:10.1073/pnas.2014481118 智力受损,运动障碍和发育迟缓是GPI蛋白缺陷导致的罕见疾病的典型表现。波恩大学和马克斯·普朗克分子遗传学研究所的研究人员使用基因工程方法制造了一种很好地模仿这些患者的小鼠。在该动物模型中的研究表明,在GPI锚定蛋白缺陷中,基因突变会损害大脑突触中刺激的传递。这些结果现已发表在《PNAS》杂志上。 就像船只在风暴和海浪中锚定在海底一样,GPI锚定(GPI=糖基磷脂酰肌醇)可以确保特殊的蛋白质可以保留在活细胞的外部。如果GPI锚因基因突变而无法正常运行,则会破坏细胞之间的信号传递和运输。波恩大学医院基因组统计和生物信息学研究所的Peter Krawitz教授解释说:“GPI锚缺陷包括一组主要导致智力缺陷和发育迟缓的罕见疾病”。 在大多数欧洲患者中发现了PIGV基因的突变。它编码一种对于GPI锚合成至关重要的酶。麦克斯-普朗克分子遗传研究所的研究人员及其同事使用CRISPR-Cas9基因编辑技术,根据患者模型对小鼠的PIGV基因进行了修饰。慈善机构医学遗传学和人类遗传学研究所的Miguel Rodríguezde los Santos说:“大量的行为测试表明,这种小鼠模型非常接近地反映了人类观察到的疾病。” 4.Science子刊:我国科学家基于全基因组筛选鉴定出促进细胞衰老的基因KAT7 doi:10.1126/scitranslmed.abd2655 在一项新的研究中,来自中国科学院、中国科学院大学、北京大学和首都医科大学宣武医院的研究人员使用两种类型的表现出加速衰老的人间充质前体细胞(hMPC)进行了基于CRISPR-Cas9的全基因组筛选。这两种hMPC分别源自携带导致加速衰老的疾病沃纳综合征(Werner syndrome)和早年衰老综合症(Hutchinson-Gilford progeria syndrome)的致病突变的人胚胎干细胞。相关研究结果发表在2021年1月6日的Science Translational Medicine期刊上,论文标题为“A genome-wide CRISPR-based screen identifies KAT7 as adriver of cellular senescence”。 这些作者鉴定出缺失后可减轻细胞衰老的基因,包括KAT7。KAT7编码一种组蛋白乙酰转移酶,在这两种早衰hMPC模型中排名最高。KAT7的失活降低了组蛋白H3赖氨酸的乙酰化,抑制了p15INK4b的转录,缓解了hMPC衰老。此外,静脉给予编码Cas9/sg-Kat7的慢病毒载体,可减轻生理衰老小鼠以及表现出早衰表型的早衰性Zmpste24-/-小鼠的肝细胞衰老和肝脏老化,延长寿命。 5.Nature:基因编辑技术用于治疗早衰 doi:10.1038/s41586-020-03086-7 在最近一项研究中,研究人员成功地使用了DNA编辑技术,以延长与早衰相关的遗传变异的小鼠的寿命,早衰是一种罕见的遗传疾病,会导致儿童极端过早衰老,并可能大大缩短其预期寿命。该研究发表在《Nature》杂志上。 早衰症,也称为Hutchinson-Gilford早衰综合症,是由核纤层蛋白A(LMNA)基因的突变引起的,其中一个DNA碱基C改变为T。这种改变会增加有毒蛋白质progerin的产生,从而导致快速老化过程。 在这项研究中,研究人员使用了一种突破性的DNA编辑技术,该技术将单个DNA字母替换为另一个DNA字母而不损坏DNA,并且进一步研究改变这种突变可能如何影响小鼠早衰症状。 为了测试其碱基编辑方法的有效性,该团队最初与Progeria研究基金会合作,从早衰患者那里获得结缔组织细胞。该小组在实验室设置中使用了患者细胞内LMNA基因的基础编辑器。该治疗方法可修复90%的细胞中的突变。 6.Viruses:基因编辑蚊子有助于阻止寨卡病毒传播 doi:10.3390/v12111231 目前,一种预防寨卡病毒传播的方法已获得美国环境保护署(EPA)的批准,该方法将在2021年和2022年向佛罗里达礁岛释放超过7.5亿只经过基因改造的蚊子。这些“自杀性蚊子”经过基因改变,无法产生后代,或其后代无法存活到成年阶段,因此丧失了传播疾病的能力。但是,清除后代蚊子可能会导致环境复杂化,例如可能破坏食物链。密苏里大学的一项新研究提供了另一种选择:对蚊子进行基因改造以使其完全抵抗寨卡病毒。 密苏里大学兽医学院副教授Alexander Franz通过使用CRISPR基因编辑技术与科罗拉多州立大学的研究人员合作,产生了寨卡病毒无法在其体内复制的蚊子,因此无法通过咬人感染人类。 Franz说:“我们通过将人工基因插入到它们的基因组中,从而触发了一种免疫途径来识别和破坏寨卡病毒的RNA基因组。通过开发这些对病毒具有抵抗力的蚊子,疾病传播链条被阻断,因此不再可能传播给人类。” Franz补充说,这种基因修饰是可遗传的,因此后代蚊子也将对寨卡病毒产生抗性。 7.AJHG:研究揭示林奇综合征背后的基因突变 doi:10.1016/j.ajhg.2020.12.003 大肠癌是第三大最常见的癌症形式。尽管90%的病例在50岁以上的人群中,但年轻人中仍有较高的发病率,其中原因仍无法解释。家族病史是发展大肠癌的高危因素之一,通常建议具有此类病史的人比建议的45岁年龄进行更频繁的筛查测试或开始筛查。具有癌症家族病史的人通常通过基因检测来寻找与癌症风险相关的突变。但是,这些测试并不总能够提供有用的信息。 在《American Journal of Human Genetics》杂志上的一篇新论文中,密歇根州医学部人类遗传学系的Jacob Kitzman博士和一组合作者描述了一种筛选所谓的遗传变异体的方法,该变异体在人类希望找出可能导致疾病的突变。为此,他们参考了一种称为Lynch综合征的遗传病,也称为遗传性非息肉性结直肠癌。像BRCA1一样,林奇综合征背后的一些基因也得到了很好的描述。但是,“与Lynch综合征相关的基因中可能存在的遗传变异,对此科学家们基本上一无所知,”Kitzman说。 研究小组使用一种称为深度突变扫描的技术,着手测量基因MSH2中突变的影响,该基因突变是Lynch综合征的主要原因之一。他们使用CRISPR-Cas技术从人细胞中删除了MSH2的正常副本,并用MSH2基因中每个可能突变的文库代替了它。这产生了细胞混合物,其中每个细胞都携带一个独特的MSH2突变。用称为6-硫代鸟嘌呤的药物处理该细胞群,该化学疗法仅杀死具有MSH2功能变体的细胞。 查看详细>>

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