利用CRISPR根治艾滋病？美国40年HIV研发老将的新公司斩获5000万美元融资
获得性免疫缺陷综合征（AIDS）也就是我们常说的艾滋病，是由艾滋病病毒（HIV）引起的一种危险性极高的传染病。HIV 会攻击、损伤人体的免疫系统，最终人体会易感或并发多种疾病，死亡率极高。根据联合国艾滋病规划署发布的《2020 全球艾滋病防治进展报告》，2019 年约有 170 万新发艾滋病感染者，有 69 万人死于艾滋病相关疾病。在 3800 万 HIV 感染者中，仍有 1260 万人无法获得有效的治疗。在感染人体后，HIV 会整合到人类基因组中，这就导致药物和免疫系统无法攻击 HIV 病毒。目前公认疗效最佳的疗法是抗逆转录病毒治疗，也就是华裔科学家何大一提出的鸡尾酒疗法，这种治疗可以使艾滋病得以控制，但是一旦停止用药就会出现病情复发，而且会出现很多的副作用，包括恶心、腹泻等等。此前，美国坦普尔大学 Lewis Katz 医学院神经病毒学中心主任 Kamel Khalili 及其研究团队在艾滋病研究上迈出了重要的一步，他们利用 CRISPR-Cas9 系统成功地编辑了非人灵长类动物基因组中一种与 HIV 密切相关的病毒 SIV—— 猴免疫缺陷病毒。这一研究成果为开发根治人类艾滋病的疗法带来了希望。40 多年来，Kamel Khalili 博士一直在探寻病毒性疾病的分子神经发病机制，包括 HIV-1 / AIDS，他已经发表了有关 HIV-1 的论文近 170 篇。这一研究进展首次证明了这种方法在猴子身上起作用，同时该研究也受到了投资人的青睐。近日，围绕 Kamel Khalili 研究成立的公司 Excision BioTherapeutics 获得了 5,000 万美元 A 轮融资。2008 年，一名患者接受骨髓移植治疗白血病后治愈了 HIV，这是第一次，科学家得知 HIV 可以被治愈，这位患者也被称为 “柏林病人”。2016 年，“伦敦病人” 接受造血干细胞移植后成为第二例艾滋病痊愈者，在这之后，再无奇迹。在美国国立卫生研究院工作期间，HIV 的致病机制就吸引了 Khalili——HIV 病毒将自己整合到人类基因组中，形成了传统药物和免疫系统无法企及的永久性储存库。早在 1990 年左右，锌指核酸酶和 TALEN 技术的出现就让 Khalili 产生了编辑 HIV 基因的想法，CRISPR 技术的出现让 Khalili 更加坚定了这一想法。CRISPR 由 Cas 蛋白酶和向导 RNA（gRNA）组成，gRNA 能够将切割 DNA 的 Cas 蛋白引导到病毒 DNA 的关键位置。随后，Khalili 开发出了一种新的基因编辑系统，利用这套系统先后从人体细胞 DNA 中切除 HIV 序列，后来又在小鼠、猴子体内证明了该系统对于 HIV 病毒的剪切能力。人类 DNA 由 30 亿个碱基组成，HIV 进入后，会整合到人类正常细胞的 DNA 序列中。Khalili 团队使用软件识别控制 HIV 前病毒基因转录的长末端重复序列，正常的细胞不会受到影响。HIV 病毒容易变异，对抗病毒药物有抵抗，因此，Khalili 团队设计了多个 gRNA，用来切割 HIV 前病毒，他们从免疫细胞中切出了 9709 个碱基长度的完整 HIV DNA 片段。这类似于从肿瘤患者体内切除肿瘤。图 | 利用 CRISPR/Cas9 清除整合在人体基因片段中的 HIV 病毒 DNA（来源：Endpoints News）在 Khalili 的研究中，治疗了 7 只人源化的小鼠，其中两只似乎已经治愈，它们并不能完全切除 HIV 病毒序列。但是 Khalili 指出，“柏林病人” 体内仍然存在艾滋病毒，只是在病人的免疫系统能够控制的范围内。在本次论文中，Khalili 的试验显示，这种方式能够消除 3 只猴子中 38%-95% 的潜伏 SIV。对此，宾夕法尼亚大学肿瘤学家及免疫学家评价道：“这无疑是大海捞针，他们能做到这一切很了不起。”然而，和基因治疗一样，这种方式只能注射一次，如果没有完全清除感染细胞中的 HIV 病毒，它将卷土重来。“是否能达到治疗预期取决于清除每一个感染细胞的效率，这是一个很大的问题。” 墨尔本彼得・多尔蒂感染和免疫研究所所长莎伦・莱文（Sharon Lewin）说。辉大基因首席科学家杨辉博士认为，最大的关注点在于编辑效率，需要长期观察编辑效率是否能够达到彻底清除 HIV 的效果。因为是敲除一段基因片段，短的片段更好扩增，容易高估编辑效率，最好能做单细胞的编辑效率分析；还有就是 CRISPR 的脱靶问题，两个 sgRNA 更容易脱靶，大片段缺失和染色体异常都没有分析，这些都很容易导致癌症。”Khalili 并不是第一个提出用基因编辑治疗 HIV 的人，早在 2013 年的时候，京都大学的一个研究团队就用 CRISPR 消除了潜在的 HIV 感染，研究成果发表在 Nature 上，这篇文章上的参考文献可以追溯到几十年前。美国国立卫生研究院的神经病毒学负责人 Avindra Nath 表示：“想法就在那里，但是没人相信能够成功。”用 CRISPR 技术治疗 HIV 仍然存在诸多的科学和技术障碍，即使现在有了猴子试验的数据，但还是有很多问题没有解决。递送就是其中一个问题，在基因疗法中，研究人员通常使用 AAV 作为递送载体。去年，Editas 进行了一项用 CRISPR 治疗眼睛的试验，这是第一次研究人员将 CRISPR 注射到人体内。在普通的患者中，数百万 T 细胞中仅有 40 个含有潜在的 HIV，其他带有潜在 HIV 的细胞类型遍布全身。现在仍不清楚，CRISPR 公司提供的 AAV9 载体能否进入被 HIV 感染的人体 T 细胞中。剂量也是一大难题，Excision BioTherapeutics 如果使用高剂量 AAV9 载体，疗法的效果会更强，但是高剂量可能会引发了强烈的免疫反应。高剂量引发强烈免疫反应已经在一些 AAV 载体基因疗法临床试验中得到了验证。但值得注意的是，现有的 AAV 载体并不能满足全球 3800 万艾滋病患者，规模化生产问题也有待解决。“Khalili 仅证明了 CRISPR 可以对病情得到控制的 HIV 患者起作用，而不是最需要治疗的患者。这是一个很大的伦理困境。” 加州大学旧金山分校的艾滋病研究人员史蒂文・迪克斯（Steven Deeks）说。Khalili 的最新的计划是与外部的专家合作，墨尔本 Peter Doherty 传染病和免疫研究所所长 Sharon Lewin 表示：将他们的技术与增强免疫力的分子相结合，可以使 CRISPR 进入无法达到的细胞。
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