基因編輯猴子胚胎帶來新希望,這種方法曾治癒兩名艾滋病毒感染者

2020-11-20 09:32:40 3891 views
摘要

圖釋:從模里西斯食蟹獼猴身上採集的卵細胞受精,並注入CRISPR基因編輯材料,插入一個基因突變,在過去十年中,這種基因突變治癒了兩名男子的艾滋病毒。

基因編輯猴子胚胎帶來新希望,這種方法曾治癒兩名艾滋病毒感染者

圖釋:從模里西斯食蟹獼猴身上採集的卵細胞(左上角)受精(右上角),並注入CRISPR基因編輯材料,插入一個基因突變,在過去十年中,這種基因突變治癒了兩名男子的艾滋病毒。成長中的胚胎(底部圖片中正在發育)如果被代孕者攜帶至成熟,將幫助研究人員研究該突變作為治療艾滋病毒的潛在方法。


十年前,一名感染艾滋病毒男子因一種基因被治癒,現在這種基因已成功添加到發育中的猴子胚胎中,以研究更多潛在的疾病治療方法。


多年來被稱為 "柏林病人 "的蒂莫西-布朗(Timothy Brown)在2007年接受了骨髓幹細胞的移植,以治療白血病。這些細胞來自一個罕見的基因突變的捐贈者,使他們的白血球表面沒有一種叫做CCR5的蛋白質。當布朗的免疫系統被消滅並被捐獻的細胞所取代時,他的新免疫系統的細胞攜帶了改變的基因。


"這種基因突變把基因組切掉了一大塊,這樣就失去了一個功能性基因CCR5,它是HIV的共同受體,"威斯康星大學麥迪遜分校生殖科學家、比較生物科學和婦產科學教授Ted Golos說。"如果沒有CCR5,病毒無法附著並進入細胞製造更多的HIV。所以,在蒂莫西-布朗的案例中,他的感染被消除了。"


2019年,第二位癌症患者亞當-卡斯蒂列霍(Dam Castillejo,最初被認定為 "倫敦患者")通過賦予同樣突變的幹細胞移植清除了他的HIV。


"這是非常令人興奮的,而且已經有一些後續研究。但至少這很複雜。"Golos說。


在這兩次移植之間,出現了一次更臭名昭著的基因突變技術應用實例,2018年,中國生物物理學家賀建奎宣布,他利用DNA編輯工具CRISPR將這種突變寫入一對人類胚胎的DNA中。他的工作引起了關注改變可遺傳給人類後代的基因的倫理道德的科學家的批評,他以欺詐罪被關進監獄。


CCR5突變的前景仍然存在,但並非沒有進一步研究。該突變在不到1%的人中自然發生,這表明它可能不僅與積極的健康結果有關。研究的動物模型可以幫助回答開放的問題。


"鑒於人們對推進基因編輯技術以糾正遺傳疾病的興趣,在非人靈長類動物中進行胚胎編輯的臨床前研究是非常關鍵的,"幹細胞研究員Igor Slukvin說,他是UW-Madison的病理學和實驗室醫學教授。


Golos、Slukvin和UW-Madison的威斯康星國家靈長類研究中心、獸醫學院和醫學與公共衛生學院的同事們,採用CRISPR來編輯獼猴新受精胚胎的DNA。他們最近在《科學報告》雜誌上發表了他們的工作。


Slukvin的實驗室已經建立了一種方法,將產生CCR5的基因從人類多能幹細胞中的DNA中切出,可以用來產生抗HIV的免疫細胞。


"我們使用了我們已經知道在細胞中起作用的相同的靶向構建體,並將其傳遞到單細胞受精胚胎中,"威斯康星州國家靈長類研究中心的科學家Jenna Kropp Schmidt說。"我們的想法是,如果你在早期胚胎中進行基因編輯,它應該隨著胚胎的成長而在所有細胞中傳播。"


靈長類動物中心科學家Nick Strelchenko發現,多達三分之一的時間,基因編輯成功地刪除了CRISPR瞄準的DNA部分,一個染色體上CCR5基因的兩個拷貝中的鹼基對,並隨著胚胎的生長被延續到新的細胞中。


"現在的目標是將這些胚胎轉移到代孕者身上,以產生攜帶突變的活後代,"Strelchenko說。


食蟹獼猴原產於東南亞,但一群猴子在印度洋的模里西斯島上與世隔絕地生活了約500年。由於整個模里西斯猴系是少數食蟹獼猴的後裔,它們只有7種主要組織相容性複合體的變異,這組基因必須在供者和受者之間匹配才能成功進行骨髓移植。人類有數百種MHC變異。


有了攜帶CCR5突變的MHC匹配的猴子,研究人員將有一個可靠的方法來研究移植對模擬免疫缺陷病毒的成功程度,該病毒在猴子中的作用就像HIV在人類中的作用一樣。


"抗逆轉錄病毒藥物確實積極地改變了對HIV感染的預期,但在一些患者中,它們可能沒有那麼有效。而且它們肯定不是沒有長期後果,"Golos說,他的工作由美國國家衛生研究院資助。"因此,這是一種潛在的替代方法,這也使我們能夠擴大我們對免疫系統的理解,以及它如何保護人們免受艾滋病毒感染。"


該動物模型可能會導致基因編輯人類造血幹細胞的開發,這種類型的幹細胞在骨髓中工作,以產生多種血細胞。Slukvin和Golos說,這種幹細胞可以作為一種現成的治療HIV感染的方法。

來源:HIV最新動態

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