通过优化CRISPR-SaCas9基因编辑工具的同步切割速度,研究人员实现了对艾滋病毒基因的高效切除,切除率达97%,为根治艾滋病带来希望。
艾滋病之所以难以根治,核心在于病毒会将自己的基因,即原病毒DNA,缝合进人类细胞的基因组中。即便现代药物能抑制病毒复制,这些潜伏者依然存在,一旦停药就会卷土重来。来自阿姆斯特丹大学医学中心、阿姆斯特丹大学以及西班牙国家研究委员会等机构的科研团队,正尝试用基因编辑技术CRISPR-SaCas9将这些病毒基因彻底切除。这种技术就像一把精准的分子剪刀,能识别并剪断特定的病毒序列。
科学家们发现,想把一段病毒基因完整挖出来,需要两把剪刀同时发力。但在此前的研究中,切除效率往往不尽如人意,原因在于人体的细胞修复机制非常迅速,如果两把剪刀落下的速度不够快或者不同步,第一道缺口还没等第二把剪刀落下,就被细胞修补好了。
为了解决这个问题,研究人员深入分析了SaCas9工具的动力学特征,即切割反应的速度。他们发现,gRNA,即引导剪刀的向导,其反应速度直接决定了切除的成败。如果选用的两组gRNA切割速度都很快且步调一致,切除效率就会大幅提升。
实验结果非常振奋人心。研究人员测试了多种组合,其中名为Gag3和Pol5的组合表现最出色,在感染了病毒的T细胞实验中,病毒基因的切除效率高达97%。这意味着绝大多数病毒基因被成功移除,而不仅仅是被修修补补。
此外,SaCas9相比常用的SpCas9工具表现出更强的作业能力,它能多次循环进行切割,确保更彻底地清除残留的病毒序列。在安全性方面,研究人员利用Cas-OFFinder算法对人类基因组进行了全面扫描,并在实验中确认这套系统并没有对正常的人类基因造成误伤。
这项研究不仅为根治艾滋病提供了新的技术路径,其关于切割速度同步性的理论,也为其他遗传病的基因切除疗法提供了重要参考。未来,随着这一技术的进一步完善,彻底清除人体内的艾滋病毒有望从科学构想变为医疗现实。