联系我们
公司地址:
武汉东湖新技术开发区高新大道666号光谷生物城生物创新园B1栋512室
电   话:027-65026846
杨经理:13971759361
陈经理:15972097592
邮   箱:service@ezresearchwh.com
邮政编码:430074
科研新知
ke-yan-xin-zhi
CRISPR 酶可被编程,用于检测和消灭人类细胞中的RNA病毒

图 | Broad Institute Communications


麻省理工学院(MIT)和哈佛大学(Harvard)布罗德研究所(Broad Institute of MIT)的一个研究团队,目前已将一种CRISPR RNA切割酶转化为一种抗病毒药物,这种抗病毒药物可被编程用于检测和消灭人类细胞中的RNA病毒。


世界上许多最常见或致命的人类病原体都是基于RNA的病毒—例如埃博拉病毒、寨卡病毒和流感病毒,而且大多数都尚未有经FDA批准的治疗方法。


研究人员之前已经将Cas13酶作为切割和编辑人类RNA的工具,并将其用作检测病毒、细菌或其他目标的诊断手段。这项研究也是首次利用Cas13(或任何CRISPR系统)在人类细胞中作为抗病毒药物的研究之一。


CRISPR (= Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) + DNA fragment, E. Coli. Credit: Mulepati, S., Bailey, S.; Astrojan/Wikipedia/ CC BY 3.0


研究人员将Cas13的抗病毒活性与它的诊断能力结合起来,创造了一个未来可能用于诊断和治疗病毒感染(包括由新病毒和新兴病毒引起的感染)的单一系统。这项被称为CARVER的系统 (Cas13-Assisted Restriction of Viral Expression andReadout),相关内容于2019年10月10日的Molecular Cell杂志上发表。


“人类的病毒病原体极其多样化,即使是在单一种类的病毒内,它们也在不断地适应环境,这既带来了挑战,也强调了我们对灵活的抗病毒平台的需求,” 华德休斯医学研究所的研究员Sabeti说,“我们努力地建立了一个强大的、可快速编程的诊断和抗病毒技术。”


有效对抗病毒


我们人类迫切地需要新的抗病毒方法。在过去的50年里,90种临床认可的抗病毒药物被生产出来,但它们只能治疗9种疾病,并且病毒病原体还可以迅速进化,形成耐药性。目前,只有16种病毒有FDA批准的疫苗。


为了探索新的抗病毒策略,研究小组将重点放在Cas13上,它可以自然地靶向细菌中的病毒RNA。这种酶可以针对特定的RNA序列进行编程,几乎没有限制,相对容易进入细胞,并且已经在哺乳动物细胞中得到了广泛的研究和应用。


该团队首先筛选了一系列基于RNA的病毒,以寻找Cas13可以有效靶向的病毒RNA序列。他们主要寻找的是那些最不容易发生突变的片段,以及那些被切断后最有可能使病毒失效的片段。


Myhrvold解释说:“理论上,你可以对Cas13进行编程以攻击病毒的任何部分。但物种内部和物种之间存在巨大的多样性,随着病毒的进化,很多基因组会迅速改变。稍不留神,你可能就是在追求一个最终不会产生任何效果的目标。”


研究人员通过计算确定了数百种病毒中的数千个位点,这些位点可能是Cas13的有效靶点。


三位一体策略


有了这一系列潜在的病毒RNA靶标在手,研究小组就可以对Cas13进行编程,通过对酶的引导RNA进行设计,找出并切断这些核酸序列。


研究人员通过实验测试了Cas13在感染了三种不同RNA病毒之一的人类细胞中的活性:淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒(LCMV)、甲型流感病毒(IAV)和疱疹性口炎病毒(VSV)。他们将Cas13基因和编程过的RNA导入细胞,并将细胞暴露在病毒中。24小时后,Cas13酶使细胞培养中的病毒RNA水平降低了40倍。


研究小组还进一步探索了Cas13对病毒感染的影响—换句话说,有多少剩余的病毒可以继续感染人类细胞。数据显示,在接触病毒8小时后,Cas13将流感病毒的传染性降低了300多倍。


为了证实诊断结果,研究人员还加入了基于Cas13的核酸检测技术SHERLOCK, 由此产生的CARVER系统可以快速检测样本中剩余的病毒RNA水平。


“我们设想Cas13作为一种研究工具,探索病毒生物学在人类细胞中的许多方面,” Freije说,“它也有可能成为一种临床工具,用来诊断样本,治疗病毒感染,并衡量治疗的有效性——所有这些都能让CARVER在新的或耐药性病毒出现时迅速适应它们。”


参考文献:

1. CRISPR enzyme programmed to kill viruses in human cells. https://news.harvard.edu/gazette/story/2019/10/researchers-can-program-a-crispr-enzyme-to-kill-viruses-in-human-cells/

2.  Freije CA, Myhrvold C, et al. Programmable inhibition and detection of RNA viruses using Cas13. Molecular Cell. Online October 10, 2019. DOI: 10.1016/j.molcel.2019.09.013


相关内容:科研动态  
相关内容:科研动态  
返回顶部
Powered by CmsEasy

地 址:武汉东湖新技术开发区高新大道666号光谷生物城生物创新园B1栋512室电 话:027-65026846邮 箱:service@ezresearchwh.com

武汉华易研生物科技有限公司 联系电话:027-65026846(周一至周五08:30-18:00)杨经理:13971759361 陈经理:15972097592 鄂ICP备11002610号-4