一小部分人攜帶著基因CCR5（該基因編碼一種在免疫細(xì)胞表面上發(fā)現(xiàn)的受體）純合突變，這種純合突變抑制HIV侵入這些免疫細(xì)胞。如今，在一項(xiàng)新的研究中，為了模擬這種天然抵抗力，來自中國疾病預(yù)防控制中心、北京大學(xué)、解放軍307醫(yī)院、軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院和廣州軍區(qū)廣州總醫(yī)院的研究人員在人胎兒肝臟造血干/祖細(xì)胞（hematopoietic stem/progenitor cell, HSPC）中讓CCR5基因發(fā)生突變，并且證實(shí)在移植到小鼠體內(nèi)后，這些HSPC細(xì)胞能夠阻斷HIV感染。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2017年8月2日的Molecular Therapy期刊上，論文標(biāo)題為“CRISPR/Cas9-Mediated CCR5 Ablation in Human Hematopoietic Stem/Progenitor Cells Confers HIV-1 Resistance In Vivo”。

圖片來自WikiCommons, AJC1  

在美國天普大學(xué)路易斯-卡茨醫(yī)學(xué)院研究HIV感染的神經(jīng)科學(xué)家KamelKhalili（未參與這項(xiàng)研究）說，“這些預(yù)期的觀察結(jié)果支持了之前的發(fā)現(xiàn)：靶向CCR5能夠阻止HIV復(fù)制和擴(kuò)散。利用CRISPR進(jìn)行基因編輯可能要比之前使用過的基因編輯工具更加便捷。”

這項(xiàng)研究并不是首次利用基因編輯破壞人HSPC細(xì)胞中的CCR5基因。在2010年發(fā)布的一項(xiàng)研究（Nature Biotechnology, doi:10.1038/nbt.1663）中，Paula Cannon和她的同事們利用鋅指核酸酶（ZFN）破壞這個(gè)基因，并且證實(shí)當(dāng)在小鼠體內(nèi)定植后，這些經(jīng)過基因編輯的細(xì)胞能夠克隆增殖，并且保持這種CCR5缺失。之前的這項(xiàng)研究導(dǎo)致一項(xiàng)正在進(jìn)行的在HIV感染者體內(nèi)測(cè)試這種基因編輯方法的臨床試驗(yàn)（NCT Number: 02500849）。

Khalili團(tuán)隊(duì)之前已利用CRISPR將HIV從人基因組中切除（PNAS, doi:10.1073/pnas.1405186111），然而也有人研究了HIV如何躲避基于CRISPR的抗HIV治療（Cell Reports, doi:10.1016/j.celrep.2016.03.042）。迄今為止，在美國，還沒有基于CRISPR的基因編輯系統(tǒng)在臨床試驗(yàn)中接受測(cè)試。

在這項(xiàng)新的研究中，解放軍307醫(yī)院造血干細(xì)胞移植科主任陳虎（Hu Chen）教授和北京大學(xué)干細(xì)胞研究中心主任鄧宏魁（Hongkui Deng）教授和他們的同事們利用CRISPR/Cas9破壞了CD34+HSPC細(xì)胞中的CCR5基因。他們證實(shí)他們的基因編輯效率為21%～28%，高于利用ZFN方法報(bào)道的基因編輯效率：17%。

這項(xiàng)研究是首次利用CRISPR在動(dòng)物模型中成功地讓HSPC細(xì)胞發(fā)生持續(xù)長時(shí)間的CCR5突變。鄧宏魁教授和陳虎教授在他們聯(lián)合發(fā)送給《科學(xué)家》雜志的電子郵件中寫道，“CRISPR的優(yōu)勢(shì)之一在于它具有較高的細(xì)胞轉(zhuǎn)染效率。”

在美國賓夕法尼亞大學(xué)研究HIV如何感染T細(xì)胞的James Riley（未參與當(dāng)前的這項(xiàng)研究）注意到，這些作者們能夠靶向CCR5基因的一個(gè)區(qū)域，該區(qū)域與基因CCR2存在著顯著的差異，而且鑒于CCR2基因與CCR5基因高度同源，采用ZFN基因編輯方法會(huì)產(chǎn)生脫靶效應(yīng)。

這些研究人員證實(shí)這些經(jīng)過CRISPR編輯的HSPC細(xì)胞能夠成功地在小鼠體內(nèi)定植，而且這些細(xì)胞能夠經(jīng)過分化，在47周內(nèi)產(chǎn)生一系列正常的免疫細(xì)胞。他們還證實(shí)從這些發(fā)生HSPC細(xì)胞定植的小鼠體內(nèi)分離出這些經(jīng)過CRISPR編輯的HSPC細(xì)胞，隨后能夠?qū)⑺鼈冊(cè)俅我浦驳搅硪唤M小鼠體內(nèi)。

鄧宏魁教授和陳虎教授寫道，“這種長期重建和再次移植是比較耗時(shí)的。為了證實(shí)這種基因編輯方法在長期HSPC細(xì)胞中是穩(wěn)健的，它花了我們一年多的時(shí)間來監(jiān)控這些小鼠。”

接下來，這些研究人員讓接受發(fā)生CCR5基因編輯或者未發(fā)生編輯的人CD34+HSPC細(xì)胞移植的小鼠接觸一種利用CCR5侵入T細(xì)胞的HIV毒株。相比于攜帶著正常的人HSPC的小鼠而言，在攜帶這些接受編輯的人HSPC細(xì)胞的小鼠中，HIV RNA水平在感染的最初幾周內(nèi)發(fā)生下降，而且CD4+ T細(xì)胞數(shù)量下降得更少。

美國斯坦福大學(xué)細(xì)胞與基因醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)室主任David DiGiusto在發(fā)給《科學(xué)家》雜志的一份電子郵件中寫道，“這種令人信服的證據(jù)表明CRISPR介導(dǎo)的CCR5缺失會(huì)導(dǎo)致CD4+ T細(xì)胞后代產(chǎn)生想要的抵抗力。”DiGiusto協(xié)助開發(fā)了破壞CCR5的ZFN基因編輯方法。

不過，DiGiusto和Khalili一致認(rèn)為，在人體臨床試驗(yàn)中不大可能使用胎兒肝臟HSPC細(xì)胞。DiGiusto寫道，“對(duì)于認(rèn)為這些結(jié)果能夠應(yīng)用到來自成年HIV患者的HSPC細(xì)胞的看法而言，應(yīng)當(dāng)保持謹(jǐn)慎態(tài)度。”

Khalili注意到，針對(duì)靶向CCR5的一個(gè)忠告就是這種方法“可能不會(huì)實(shí)現(xiàn)完全治愈，這是因?yàn)檫@種病毒本身不會(huì)被清除，而且可能轉(zhuǎn)而利用CCR4或其他的受體進(jìn)行擴(kuò)散。”靶向CCR5也將不會(huì)抵抗X4 tropic HIV分離株，這是因?yàn)檫@種分離株利用CXCR4受體而不是CCR5受體來入侵免疫細(xì)胞。 

Riley說，迄今為止，“CCR5似乎是HIV的一種致命弱點(diǎn)?？赡艽嬖谄渌陌袠?biāo)，但是就目前而言，它是最好的靶標(biāo)。”

鄧宏魁教授和陳虎教授和他們的同事們正在計(jì)劃開展一項(xiàng)臨床試驗(yàn)（NCT Number: 03164135）來測(cè)試?yán)肅RISPR/Cas9讓供者CD34+ HSPC細(xì)胞中的CCR5發(fā)生突變后，這些HSPC細(xì)胞是否能夠安全地被灌注到HIV感染者體內(nèi)，以及是否能夠讓這些感染者產(chǎn)生HIV抵抗力。

DiGiusto寫道，“這些正在進(jìn)行的臨床試驗(yàn)將開始驗(yàn)證靶向CCR5阻止HIV感染的可行性和有效性。”

原標(biāo)題：Cell子刊：我國科學(xué)家成功利用CRISPR/Cas9靶向CCR5基因產(chǎn)生HIV抵抗力