来源:Bio生物世界

1型和2型单纯疱疹病毒(HSV)是广泛且重要的人类病原体,感染后会导致口腔和生殖器溃疡,新生儿疱疹等,还会增加感染HIV的风险。

在皮肤或粘膜上初次感染后,HSV会在周围神经系统的感觉神经元和自主神经元中建立终生潜伏期。随后可从潜伏状态重新激活,进而引起皮肤和粘膜表面病变。

尽管目前的抗病毒疗法可以降低HSV急性感染的严重程度并减少病毒再激活频率,但它们并不能减少或消除潜伏病毒,因此HSV感染,常常复发,难以根治。

近日,美国弗雷德哈钦森癌症研究中心的 Keith R. Jerome 团队在 Nature 子刊 Nature Communications 杂志发表了题为:Gene editing and elimination of latent herpes simplex virus in vivo 的研究论文。

该研究表明,Cas9基因编辑无可奈何的潜伏HSV,可以被归巢核酸内切酶(Meganuclease)有效清除,且通过不同血清型的多重AAV递送,能够大大提高体内编辑潜伏HSV的效果,为彻底治愈HSV感染带来新的希望和研究方向。

早在2016年,Keith R. Jerome  JCI Insight 杂志发表论文,通过AAV载体递送归巢核酸内切酶(Meganuclease)对小鼠的三叉感觉神经元内的潜伏HSV进行了体内基因编辑,但效率不高,不足4%。

归巢核酸内切酶是具有较大识别位点(12至40个碱基对的双链DNA序列)特征的内脱氧核糖核酸酶,属于最早的基因编辑工具,但它在序列不完全匹配的情况下,仍可能发生编辑作用。

为提高体内编辑HSV基因组的效率,以达到治疗级别,研究团队尝试使用CRISPR/Cas9基因编辑系统代替归巢核酸内切酶,以及多种AAV血清型载体递送。

然而,出乎意料的是,实验结果表明,归巢核酸内切酶(Meganuclease)提供的基因编辑效率要比CRISPR/Cas9高得多。研究人员还尝试了双sgRNA,但并未能提高Cas9在体内编辑HSV基因组的效率。

研究团队猜测,可能是因为Cas9核酸酶太大,需要通过ssAAV载体进行递送,而归巢核酸内切酶(Meganuclease)更小,很容易装载到scAAV载体中,scAAV载体相比ssAAV可大大提高转导效率。此外,Cas9核酸酶的大小也限制了潜在启动子的选择。

因此,研究团队聚焦于提高归巢核酸内切酶(Meganuclease)效率,研究人员尝试了各种血清型的AAV载体。单细胞RNA测序表明,HSV和单个AAV血清型均非随机分布在神经节的神经元亚群中,这意味着改善向所有神经元亚群的传递可能会导致更彻底地消除HSV。

因此研究团队进一步使用不同AAV血清型组合,发现使用三重血清型组合递送归巢核酸内切酶(Meganuclease),能够最大程度减少神经系统内潜伏的HSV基因组数量,AAV1+AAV8+AAV Rh10的三重组合最高减少92%的潜伏HSV病毒基因组。

总的来说,这项研究通过多重AAV递送归巢核酸内切酶(Meganuclease)成功清除了小鼠神经系统内潜伏的大多数HSV,如果进一步转化应用到人类,可能显著降低HSV激活,减少发病。这也表明了进一步优化归巢核酸内切酶(Meganuclease)递送,有望提供彻底治愈HSV感染的方法。

论文链接:

https://www.nature.com/articles/s41467-020-17936-5

文末福利:

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