HIV可将自身基因组（黄色）整合到人类染色体上，（被感染的）细胞在自我复制时会间接复制这段基因组，使治疗更为复杂。（图片来源：DAVID S. GOODSELL/HIVE CENTER）
华盛顿州西雅图市报道——抗逆转录病毒（ARV）药物的出现使HIV感染从“死刑”变成了慢性病。在大多数患者体内，这种药物会将HIV牢牢控制在低水平，使血样中的病毒数量在检测标准之下。但令人困惑的是，有10%的感染者即使每天服药，且HIV病毒无抗药性突变，血液中仍可轻易检出病毒的存在。
在美国最大的艾滋病毒/艾滋病年度会议上展示的一项研究，为上述难题提供了一个解决办法：“复制细胞群（repliclones）”，指携带在其中安家落户的HIV基因组一起复制的细胞群。“这是我在这里见到的最有趣的展示。”马里兰州国家癌症研究所的逆转录病毒学家George Pavlakis说。
这些复制细胞群（repliclones）的存在凸显了现行HIV治疗策略的一个重大缺陷。同时这也导向了一个彻底根除顽固病毒的新方式：使用基因编辑工具CRISPR，从被感染细胞中剪掉HIV基因。这次会议中展示的一项使用CRISPR的对猴的研究传递了成功的信号，一家生物科技公司希望能实施一项临床试验。
那些接受抗逆转录病毒治疗的但血液中仍然残存少量病毒的HIV感染者会“恼火”地放弃治疗，匹兹堡大学病毒学家John Mellors说。假设病毒出现了抗药性，医生会改变患者的给药方案并进行许多额外的检测。“每一项改变都会新增患者的焦虑和副作用。”Mellors说。此外，这些患者携带的病毒仍然能够感染其他人。
在逆转录病毒和机会感染会议上，在Mellors的实验室工作的病毒学家Elias Halvas详细描述了对来自8位男性和1位女性的病毒分离株和血细胞的分析，尽管他们在服用抗逆转录病毒药物，但仍令人费解地患有顽固性低水平病毒血症，平均病程为3年。Halvas和同事们注意到了一些奇怪的现象。正常情况下，HIV每次感染一个细胞，会将其RNA复制为DNA，并整合到细胞染色体中的一个新位点上。但在这些患者体内，HIV基因全都整合到了受感染细胞染色体的同一区域——这一位置在个体间千差万别。但同一患者的不同细胞中提取出的这一段HIV DNA序列也完全相同。
研究人员早已清楚，HIV可通过两种途径合成新拷贝。在基本的复制循环中，整合到染色体中的HIV DNA可编码生成新的病毒颗粒，从细胞中释放后再感染其他细胞，每次感染都会获得新突变。而抗逆转录病毒药物可阻断这一过程中的多个环节。
在第二种途径中，HIV会感染一个自我复制的免疫细胞，从而使得更多细胞携带病毒基因组，它实际上是在“搭便车”。抗逆转录病毒药物不影响这一途径，病毒DNA最终会存在于所有子代细胞染色体的相同位置，且无任何突变。这些细胞克隆可自身产生新病毒颗粒，而患者服用的抗逆转录病毒药物对于新的感染会脱靶。Mellors团队的研究显示，仅凭这一途径就可解释这些患者体内持续存在的低滴度病毒从何而来。
波士顿布莱根妇女医院的HIV/AIDS临床医生Daniel Kuritzkes认为，新数据说明，对于坚持治疗而仍携带低水平病毒，且未发生明显免疫损伤的患者，医生不必过于警觉。“假设病毒血症没有加重，就不需要更改（抗逆转录病毒药物治疗方案）。”Kuritzkes说。Kuritzkes的实验室在对一位患者的检查中也报道了相似的发现。
但这些发现的确对一种治疗感染的手段提出了质疑：即以一种潜在的非复制的形式剔除为HIV DNA提供避风港的细胞，使得细胞释放出新的病毒拷贝，同时自我毁灭。因为无论如何，这些细胞克隆都还作为病毒体存在，并不会快速自我毁灭或被免疫应答清除，Mellors说。因此需要其他手段杀死这些细胞。“如果我们不能通过治疗手段将那些细胞破坏，那么清除和杀伤的疗法都无法生效。”他说。
但有一种方法可以做到：直接用CRISPR切除患者染色体上的HIV DNA片段。“这像科幻小说中的情节，有一天终将会实现。”Pavlakis说。他认为，现在这种方法的风险太高，CRISPR的Cas9酶可能在错误位点发生切割，引导编辑器对合适的细胞进行编辑并不简单。“CRISPR技术还没达到这样的水平。”他说。
在会议上，天普大学神经病毒学家Tricia Burdo描述了（该疗法的）第一步：利用CRISPR编辑器剪切掉两只猴子的染色体上的猿猴免疫缺陷病毒（SIV, 类人猿的AIDS病毒）。早前的工作显示，CRISPR可以剪切掉人源化小鼠的细胞中携带的HIV病毒序列。在新研究中，研究人员将携带CRISPR靶向的分子剪刀可剪切的基因序列的无毒性腺相关病毒注入感染SIV的两只猴子的静脉中。这两只猴子服用了抗逆转录病毒药物，体内SIV病毒呈现低水平。
接受治疗的动物切片显示，CRISPR剪切掉了血液、脾脏、淋巴结和肺细胞中的SIV DNA序列，显著破坏了病毒毒性。经过CRISPR基因编辑的猴子的血液无法感染白细胞，但对照组猴子（未经CRISPR基因编辑）的血液可以。研究团队还发现，在研究的14个组织中均存在Cas9，说明注入的病毒正如假设的一样已经扩散至全身。“数据显示的效应比之前观察到的更强，因此这是正确的一步。”塔夫斯大学逆转录病毒学家John Coffin说。
Burdo说，在未来的实验中，她的团队将停止CRISPR治疗后的猴子的抗逆转录病毒药物治疗，以观察病毒滴度是否会回升。他们还计划从接受CRISPR治疗的猴子体内取几百万个细胞转输到未感染的动物体内，这是另一个验证是否有隐藏的未被破坏的SIV的方法。
Burdo的合作者，天普大学神经病毒学家Kamel Khalili希望能够开发出适用于人体的CRISPR基因疗法。Khalili说，在今年年底之前，他在费城的公司Excision BioTherapeutics正在寻求实行CRISPR剪切人体HIV的临床试验的许可。
但CRISPR是否可以靶向所有被HIV感染的细胞还有疑问。加州大学圣迭戈分校的病毒学家Douglas Richman指出，即使人体内的病毒载量低到不可检测，也许体内还留存1000万个细胞含有HIV DNA。“所有治疗干预措施的问题均在于其只能影响一小部分细胞。”Richman说，“这样还会遗漏大量病毒。而我们在清除危险的东西时，必须得斩草除根。”
翻译：谢梦莹
审校：董子晨曦
引进来源：美国科学公共图书馆
本文来自：环球科学
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