天普大学刘易斯·卡茨医学院和内布拉斯加大学医学中心(UNMC)的研究人员在动物模型中进行的测试表明，基因编辑两个靶标：HIV-1和CCR5(帮助病毒的辅助受体)进入细胞——可以有效消除HIV感染。该团队在人源化小鼠(hu-mice)中使用基于CRISPR的技术灭活CCR5并从受感染细胞中切除HIV-1DNA片段，这些小鼠也接受了长效抗逆转录病毒药物的治疗。研究人员表示，这项工作是第一个将双基因编辑策略与抗逆转录病毒药物相结合来治愈感染HIV-1的动物的工作。
“利用基因编辑技术将HIV-1DNA切除与CCR5失活结合起来的想法是建立在对人类HIV患者治愈报告的观察基础上的，”LauraH.Carnell教授兼系主任KamelKhalili博士解释道。路易斯·卡茨医学院微生物学、免疫学和炎症学博士，神经病毒学和基因编辑中心主任，以及综合神经艾滋病中心主任。“在人类艾滋病毒治愈的少数案例中，患者接受了白血病骨髓移植，所使用的供体细胞携带了失活的CCR5突变。”
UNMC药理学和体验神经科学系教授兼系主任、医学博士HowardE.Gendelman补充道：“治愈HIV是大局。通过我们持续的合作，坦普尔和UNMC进行了有意义的研究，最终可能会影响许多人的生活。”
研究人员在《PNAS》上报道他们的工作时表示，“CCR5和HIV-1的CRISPR编辑促进了抗逆转录病毒药物抑制病毒感染的人源化小鼠中的病毒消除，”“重要的是，双重CRISPR疗法在HIV-1治愈方面表现出统计学上的显着改善”与单一治疗相比的百分比。”
作者指出，目前的HIV-1治疗包括抗逆转录病毒疗法(ART)和广泛中和抗体。此类治疗可以减少但不能消除传染性病毒。HIV将其DNA整合到宿主细胞的基因组中，并且可以在组织储存库中长期休眠，而抗逆转录病毒药物无法有效治疗。因此，当抗逆转录病毒疗法停止时，艾滋病毒就会重新复制，从而引发艾滋病。研究小组指出：“HIV-1在CD4+T细胞和单核吞噬细胞(单核细胞、巨噬细胞和树突状细胞)中建立潜伏期，这是治愈的主要障碍。”
然而，已在三个病例中记录了HIV-1感染的功能性治愈，并且在每个病例中，急性髓系白血病的治疗均采用含有HIV-1趋化因子CC趋化因子受体类型杂合或纯合突变的同种异体造血干细胞移植进行。五(CCR5Δ32)基因。研究人员解释说：“HIV-1的治愈包括减弱病毒感染的传播、病毒感染细胞和组织储存库的存在以及潜在整合的前病毒DNA的缺失。”
鉴于这些患者的治疗效果，研究小组推测，使用基于CRISPR的基因编辑可能会克服目前消除感染的障碍。新报告的研究的高级研究员Khalili和Gendelman是长期合作者，在之前的工作中，Khalili和Gendelman团队表明，可以从活体、人源化的HIV感染小鼠的基因组中编辑出HIV，从而导致对某些动物有治愈作用。
在这项研究中，Khalili和共同研究员、卡茨医学院神经病毒学和基因编辑中心助理教授RafalKaminski博士将他们在针对HIV-1的CRISPR基因编辑技术方面的专业知识与治疗策略相结合。这种疗法被称为长效缓释(LASER)抗逆转录病毒疗法(ART)，由Gendelman和UNMC药理学助理教授BensonEdagwa博士共同开发。激光抗逆转录病毒治疗可长时间将艾滋病毒复制保持在较低水平，从而降低抗逆转录病毒治疗的频率。
然而，尽管能够消除激光艺术小鼠体内的艾滋病毒，研究人员发现艾滋病毒最终可能会从组织储存库中重新出现并导致反弹感染。这种效应类似于一直在接受抗逆转录病毒治疗但突然停止或治疗中断的人类患者的感染反弹。为了防止反弹感染，Khalili及其同事致力于下一代CRISPR艾滋病毒切除技术，开发了一种新的双重系统，旨在从动物模型中永久消除艾滋病毒。“根据人类艾滋病毒患者因白血病接受骨髓移植并治愈艾滋病毒的成功故事，我们的假设是，病毒受体CCR5的丧失对于永久消除艾滋病毒感染非常重要，”Khalili解释道。
为了实现这一目标，研究人员开发了一种简单且更实用的CCR5失活程序，其中包括静脉注射CRISPR基因编辑分子。研究人员进一步解释说：“以连续方式使用两种CRISPR制剂的目的是阻止ART期间低水平的‘感染传播’。”“随后清除残留的整合HIV-1DNA。该策略旨在影响HIV-1感染小鼠的病毒消除。”
Gendelman团队在人源化LASER-ART小鼠中进行的实验表明，Temple开发的构建体在一起施用时，可抑制病毒，恢复人类T细胞，并消除58%受感染动物中正在复制的HIV-1。他们的发现支持了CCR5在促进HIV感染中发挥关键作用的观点。研究小组总结道：“通过针对宿主CCR5和HIV-1LTR-Gag进行CRISPR基因编辑，同时通过抗逆转录病毒药物控制病毒复制，可以消除受感染动物组织库中的HIV-1。”“停止ART后11周后没有病毒反弹就提供了证据。”研究人员使用灵敏的PCR和病毒拯救试验来证实他们的发现。
注意到他们工作的局限性，该团队还表示，“为了实现100%消除HIV，携带切除剂的CRISPR货物需要到达所有HIV-1潜伏感染的细胞和区室。”尽管如此，他们写道，“总之，尽管存在明显的局限性，两种CRISPR介导的抗逆转录病毒策略与ART的组合的顺序给药实现了有效的HIV-1消除，并具有转化为临床的潜力......我们证明激光的进一步改进ART和CRISPR对hu-mice中的病毒和具有战略意义的重要细胞基因(例如CCR5)进行组合编辑可能会实现并作为临床试验进一步研究的原理证明。”
Gendelman补充道：“我们是真正的合作伙伴，我们在这里取得的成就确实令人惊叹。Khalili的团队生成了必要的基因编辑构建体，然后我们在内布拉斯加州的LASER-ART小鼠模型中应用了这些构建体，确定何时进行基因编辑治疗并进行分析以最大限度地切除HIV-1、CCR5失活和抑制病毒生长。”
天普团队预计他们很快就会开始在非人类灵长类动物中评估双基因编辑策略。为此，Khalili将与他们的合著者TriciaH.Burdo博士合作，TriciaH.Burdo博士是卡茨医学院微生物学、免疫学和炎症系的教授兼副主席，她是使用非人类药物的知名专家。用于研究HIV-1的灵长类动物模型。Burdo和她的团队有兴趣了解CCR5在感染SIV的灵长类动物中的作用，Burdo实验室之前在证明基于CRISPR的技术从灵长类动物细胞中去除HIVDNA的有效性和安全性的研究中发挥了关键作用。
研究人员相信，新的双重CRISPR基因编辑策略对于治疗人类艾滋病毒具有非凡的前景。“这是一种简单且相对便宜的方法，”哈利利指出。“为人类带来治愈的骨髓移植类型是为患有白血病的患者保留的。它需要多轮辐射，不适用于艾滋病毒感染最常见的资源有限地区。”
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