HIV基因编辑技术介绍

基因编辑技术在艾滋病毒研究中展现出前景

用于编辑基因的 CRISPR/Cas 系统的发展正在改变基因工程。1 , 2与 HIV 感染等疾病过程相关的生物途径尤其令人感兴趣。3 HIV 通过感染和破坏免疫系统细胞，特别是对哺乳动物适应性免疫反应至关重要的 T 细胞，对免疫系统造成严重损害。不同的研究实验室开发了 CRISPR/Cas 基因编辑模型，试图减少 HIV 感染。

CRISPR/Cas最初被发现是原核适应性免疫系统的关键组成部分。 CRISPR 代表成簇规则间隔的短回文重复，它们是包含碱基 DNA 序列短重复的原核 DNA 片段。重复序列由短间隔外源 DNA 分隔开，该外源 DNA 源自原核生物（细菌和古细菌）先前暴露于质粒或噬菌体病毒。

CRISPR 与 CRISPR 相关 (CAS) 基因协调发挥作用，使原核适应性免疫系统能够识别、响应和消除外源 DNA。 CRISPR/Cas基因编辑被称为分子剪刀，因为它本质上是从原核生物基因组中剪掉外源DNA（质粒和噬菌体）。原核生物中的 CRISPR/Cas 基因编辑类似于真核生物中的 RNA 干扰或基因沉默。

原核 CRISPR/Cas 机制被用来开发一系列丰富的编辑工具，例如用于哺乳动物细胞的 CRISPR/Cas9。 CRISPR/Cas9 有两个主要组件：Cas9 和 RNA 向导，后者通过互补核苷酸结合将 Cas9 靶向特定的 DNA 片段。 Cas9 是一种核酸内切酶，通过与向导 RNA 结合，以序列特异性方式切割双链 DNA。指导 RNA 包含与目标 DNA 配对的核苷酸。

RNA 向导经过基因工程改造，可与选定的基因靶标配对，并与 Cas9 一起递送至细胞。当 RNA 引导 Cas9 到达目标基因组序列时，它允许 Cas9 在基因组中选定的目标点切割两条 DNA 链。然后可以在 Cas9 切割位点修改、插入或去除 DNA。

研究人员设计了 RNA 向导来指导 Cas9 切割含有必需基因或长末端重复序列的 HIV 病毒 DNA 的不同区域。3 CRISPR/Cas9 基因编辑可显着抑制各种研究细胞模型中的 HIV 病毒产生和感染，包括人类多能干细胞、原代 CD4+ T 细胞和 CD4+ T 细胞系。理论上，消除感染细胞中病毒表达所必需的HIV病毒DNA或基因应该能够灭活或消除HIV感染。

不幸的是，研究人员还在一些实验中发现细胞产生了 CRISPR/Cas9 抗性突变。当 Cas9 被引导切割时，这些突变聚集在病毒位点。 Cas9 无法切割目标位点，因此 CRISPR/CAS9 攻击无效。3 HIV 与其他病毒一样，具有进化出对其他攻击机制（例如人类免疫系统和抗病毒的药物）的抵抗力的能力。

在另一种对抗 HIV-1 感染的方法中，CRISPR/Cas9 已被用来消除趋化因子受体 5 型 (CCR5) 的表达。4CCR5 是一种辅助受体，某些 HIV 类型需要 CCR5 才能进入 T 细胞并引起 HIV 感染。研究人员利用靶向 CCR5 的 CRISPR/CAS9 载体破坏了 CD34 阳性造血干细胞和祖细胞中的 CCR5 基因。研究人员表明，CCR-5 突变克隆保留了分化为多种造血谱系的能力，并且很少引入脱靶突变。这很重要，因为安全性是基因编辑技术重要问题。因此，有必要证明经过编辑的细胞仍然可以发挥作用，并避免意外的、可能有害的突变。 CRISPR/CAS 系统的成功和局限性的认识都在推动优化策略。

重要的是，突变 CCR5 的策略已在使用锌指核酸酶 (ZFN) 的初步临床医学研究试验中成功进行了测试。 ZFN 与 CRISP/Cas 一样，也是有前途的基因编辑分子剪刀工具，用于减少细胞中 HIV 的表达。 ZFN 是通过将 DNA 切割核酸酶结构域与锌指 DNA 结合结构域融合而生成的。与 CRISPR/Cas 技术中使用的 RNA 向导一样，锌指结构域可以被设计为靶向特定的 DNA。含有 Fok1 限制性酶的核酸酶结构域是分子剪刀组件，可催化切割目标 DNA。 SB-728-T，也称为 CCR5-ZFN，是一种研究性基因治疗 ZFN 药物（clinicaltrials.gov：NCT01543152、NCT01252641 和 NCT01044654）。

CCR5-ZFN 的机制基于 CCR5 的基因工程修饰，使 CCR5 失去功能，细胞对 HIV 感染具有更强的抵抗力。 CCR5-ZFN 试剂是从给定个体获得的自体 T 细胞，例如 CD4+ T 细胞，通过锌指核酸酶对 CCR5 基因进行遗传修饰，然后重新引入宿主生物体。修改后的 CCR5 基因座可能消除 HIV 进入并感染 T 细胞的一个场所（CCR5 受体）。4 CCR5-ZFN/SB-728-T 用于研究以确定 CCR5 转基因细胞是否能够抵抗 HIV 感染。研究人员还渴望确定 CCR5-ZFN/SB-728-T 是否可以将自身复制到其他耐药细胞中，并通过阻止 HIV 进入细胞来恢复受感染宿主的免疫细胞功能。

MyBioSource 提供以下用于基因编辑研究用途的产品：

• 人趋化因子受体 5 型 (CCR5)，ELISA 试剂盒（目录号 #MBS2020083）

• CRISPR/Cas9，单克隆抗体（货号#MBS375383）

• 化脓性链球菌 CRISPR 相关蛋白 9 核酸酶，重组蛋白（目录号 #MBS140642）

• HIV（人类免疫缺陷病毒）ELISA 试剂盒（货号#MBS766122）

• HIV-2 gp39，单克隆抗体（货号#MBS430025）

• HIV Gp41/gg36，重组蛋白（货号#MBS319756）

• HIV-1 p24，单克隆抗体（货号#MBS8241470）

• HIV-1 Tat 相互作用蛋白 2 单克隆抗体 ELISA 试剂盒（产品目录号 #MBS732587）