CRISPR酶程序可殺死人類細胞中的病毒

世界上許多最常見或致命的人類病原體都是基于RNA的病毒-例如埃博拉病毒，寨卡病毒和流感-而且大多數沒有FDA批準的治療方法。麻省理工學院和哈佛大學廣泛研究人員領導的一個研究小組現已將一種CRISPR RNA切割酶轉變為一種抗病毒劑，可以對其進行編程，以檢測和破壞人類細胞中基于RNA的病毒。

此前，研究人員已經將Cas13酶用作切割和編輯人類RNA的工具，并將其作為檢測病毒，細菌或其他靶標的診斷方法。這項研究是**個利用Cas13或任何CRISPR系統作為培養的人類細胞中的抗病毒劑的研究。

研究人員將Cas13的抗病毒活性及其診斷能力結合在一起，創建了一個單一系統，該系統有一天可以用于診斷和治療病毒感染，包括由新興病毒引起的感染。他們的系統稱為CARVER(Cas13輔助的病毒表達和讀出限制)，今天在Molecular Cell中進行了描述。

這項工作是由Broad研究機構成員，哈佛大學教授Pardis Sabeti高級作者，哈佛大學Sabeti實驗室的研究生Catherine Freije和博士后的Cameron Myhrvold共同領導的。在Sabeti實驗室。

霍華德·休斯醫學研究所的研究員薩貝蒂說：“人類病毒病原體極其多樣化，甚至可以在一種病毒中適應環境，這既強調了挑戰，也需要靈活的抗病毒平臺。”“我們的工作將CARVER確立為一種強大且可快速編程的診斷和抗病毒技術，可用于多種此類病毒。”

病毒消失了

迫切需要新的抗病毒方法。在過去的50年中，已經生產了90種經過臨床批準的抗病毒藥物，但它們只能治療9種疾病-病毒病原體可以迅速發展出對治療的抵抗力。只有16種病毒具有FDA批準的疫苗。

為了探索新的抗病毒策略，研究小組將研究重點放在了天然針對細菌細菌RNA的Cas13上。該酶可被編程為靶向RNA的特定序列，幾乎沒有限制，相對容易進入細胞，并且已由包括Broad Institute核心成員Feng Zhang在內的研究人員在哺乳動物細胞中進行了充分研究。

該團隊首先篩選了一套基于RNA的病毒，以尋找Cas13可以有效靶向的病毒RNA序列。他們主要尋找的是既不易突變，又最有可能在切割后禁用病毒的片段。

“從理論上講，您可以對Cas13進行編程，使其幾乎可以攻擊病毒的任何部分，” Myhrvold解釋說。“但是物種內部和物種之間存在著巨大的多樣性，并且隨著病毒的進化，許多基因組會迅速變化。如果您不小心，可能會追求最終沒有作用的目標。”

研究人員通過計算確定了數百個病毒物種中的數千個位點，這些位點可能是Cas13的有效靶標。

三合一系統

有了一系列潛在的病毒RNA靶標，研究團隊便可以對Cas13進行編程，以通過對酶的指導RNA進行改造來尋找并切割任何這些核酸序列。

研究人員通過實驗測試了Cas13在感染三種不同的基于RNA的病毒之一的人類細胞中的活性：淋巴細胞脈絡膜腦膜炎病毒(LCMV)，甲型流感病毒(IAV)和水泡性口腔炎病毒(VSV)。他們將Cas13基因和一種工程化的引導RNA引入細胞，并在24小時后將細胞暴露于病毒。再過24小時后，Cas13酶將細胞培養物中病毒RNA的水平降低了多達40倍。

研究小組進一步研究了Cas13對病毒感染性的影響-換句話說，還有多少剩余的病毒實際上可以繼續感染人類細胞。數據表明，病毒暴露后八小時，Cas13將流感病毒的感染力降低了300倍以上。