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。

（来源：medicine.temple.edu）

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。

CRISPR 编辑 HIV 病毒

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。”

多个难题有待破解

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。

参考资料：

• https://endpts.com/exclusive-after-four-decades-one-researchers-radical-hiv-cure-finally-gets-its-shot/

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