朱煥章課題組研發(fā)出誘導(dǎo)型基因編輯核酸酶ZFN切除全長HIV-1前病毒
近日，我院朱煥章教授實(shí)驗(yàn)室在Molecular Therapy- Nucleic Acids雜志上在線發(fā)表了題為“ Zinc finger nucleases (ZFNs) induced by HIV-1 Tat excise HIV-1 from host genome in infected and latently infected cells” 的研究論文。該研究設(shè)計(jì)并構(gòu)建出只在HIV感染細(xì)胞上才能切除HIV-1前病毒的誘導(dǎo)型鋅指蛋白核酸酶（ZFN-Tat），避免了ZFN持續(xù)表達(dá)可能引起的潛在脫靶效應(yīng)或免疫反應(yīng)，為該技術(shù)在臨床上安全、有效地應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
目前，基于基因編輯技術(shù)的基因治療大約有20多個(gè)方案進(jìn)入臨床試驗(yàn)，效果令人鼓舞，但其安全性問題仍需要考慮，譬如脫靶效應(yīng)和免疫原性。而對基因編輯核酸酶表達(dá)進(jìn)行誘導(dǎo)調(diào)控有助于解決上述問題。在前期工作中，朱煥章教授課題組在國際上首次使用ZFN，成功切除了整合在基因組中的HIV-1前病毒（Nucleic Acids Res，2013）。在本研究中，利用反式激活因子Tat可與HIV調(diào)控區(qū)LTR上反式激活應(yīng)答元件TAR結(jié)合以促進(jìn)病毒的轉(zhuǎn)錄和復(fù)制的原理，設(shè)計(jì)并構(gòu)建了以HIV-1調(diào)控區(qū)LTR為啟動(dòng)子，通過反式激活因子Tat來調(diào)控ZFN的表達(dá)載體。由于Tat蛋白是HIV特有的病毒蛋白，僅存在HIV-1病毒感染細(xì)胞，而Tat蛋白可與調(diào)控載體ZFN 上游調(diào)控區(qū) TAR元件結(jié)合，可誘導(dǎo)ZFN表達(dá)，從而導(dǎo)致ZFN介導(dǎo)9.8kb前病毒基因切除 。伴隨HIV-1前病毒的切除，Tat蛋白表達(dá)量將會減少，由此誘導(dǎo)的ZFN表達(dá)又恢復(fù)到背景水平，因而，可避免ZFN持續(xù)表達(dá)可能引起的潛在脫靶效應(yīng)或免疫反應(yīng)。將依賴Tat的ZFN表達(dá)載體轉(zhuǎn)染HIV病毒感染細(xì)胞，結(jié)果顯示感染細(xì)胞中HIV前病毒高效被切除，該技術(shù)試驗(yàn)成功使得基因治療的臨床應(yīng)用又邁進(jìn)了一大步。
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圖 ZFN在HIV-1感染的細(xì)胞中依賴Tat誘導(dǎo)9.8kb全長前病毒切除。
左圖為示意圖，右圖為ZFN表達(dá)載體轉(zhuǎn)染HIV病毒感染細(xì)胞后流式細(xì)胞儀檢測切除效率。
近幾年來，朱煥章課題組在艾滋病基因治療新型策略研究方面取得了系列階段性進(jìn)展。利用基因編輯三大技術(shù)，除了前述靶向切除HIV前病毒外，也獲得了靶向抑制HIV或干預(yù)HIV潛伏的ZFP、TALE以及dCas9系統(tǒng)，證實(shí)了這些系統(tǒng)的有效性（Molecular Therapy, 2016, 508-521. Molecular Therapy- Nucleic Acids, 2017, 233-242）.Gene Therapy ，2014，90-95；AIDS Res Hum Retroviruses，2015，98-106）。
博士生季海燕是論文第一作者，朱煥章教授是通訊作者。相關(guān)工作得到了科技部863課題，國家傳染病重大專項(xiàng)課題，國家自然基金中美合作課題，國家自然基金面上課題資助。
論文全文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S216225311830088X
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