Nat Commun：利用CRISPR-Cas13b基因编辑技术高效阻止新冠病毒及其变体在人细胞中的复制

2021年7月21日讯/生物谷BIOON/---最近，令人担忧的SARS-CoV-2病毒变体的出现突出表明需要创新方法以便同时抑制病毒复制和防止病毒逃避宿主免疫反应和抗病毒药物治疗。

在一项新的研究中，澳大利亚研究人员使用一种称为CRISPR-Cas13b的基因编辑技术成功地阻止SARS-CoV-2病毒在受感染的人类细胞中的复制，这可能为治疗COVID-19铺平道路。鉴于这种CRISPR基因编辑工具在实验室测试中可有效阻止这种病毒复制，他们希望尽快开始动物实验。相关研究结果于2021年7月13日发表在Nature Communications期刊上，论文标题为“Reprogrammed CRISPR-Cas13b suppresses SARS-CoV-2 replication and circumvents its mutational escape through mismatch tolerance”。

CRISPR允许科学家们改变DNA序列和修改基因功能，在消除导致儿童癌症产生的基因编码方面已经显示出了希望。

这些作者采用全基因组计算预测和单核苷酸分辨率筛选，针对SARS-CoV-2基因组RNA和亚基因组RNA重编程CRISPR-Cas13b。经过重编程的效应蛋白Cas13b靶向SARS-CoV-2刺突蛋白和核衣壳蛋白编码基因的RNA转录本的可访问区域，在无病毒模型中取得了>98%的沉默效率。

此外，同时使用多种经过优化的Cas13b CRISPR RNA（crRNA）抑制了感染有复制能力的SARS-CoV-2（包括最近出现的令人关注的SARS-CoV-2病毒变体B.1.1.7）的哺乳动物细胞中的病毒复制。针对向导RNA（gRNA）-靶标相互作用的全面诱变实验表明，单核苷酸错配并不影响强效的单一crRNA在感染的哺乳动物细胞中抑制SARS-CoV-2祖先毒株和SARS-CoV-2变体毒株（包括D614G变体毒株）复制的能力。

CRISPR-Cas13b设计原理，图片来自Nature Communications， 2021， doi：10.1038/s41467-021-24577-9。

论文通讯作者、澳大利亚彼得-多尔蒂感染与免疫研究所的Sharon Lewin博士表示，他们设计的CRISPR-Cas13b能够识别导致COVID-19的SARS-CoV-2病毒。在识别后，Cas13b就会切割这种病毒的基因组，从而阻止它在人细胞中的复制。

尽管市场上已经有几种COVID-19疫苗，但可用的治疗方案仍然相对匮乏，而且只是部分有效。

需要更好的治疗方法

Lewin说，这种CRISPR基因编辑技术在医学上的广泛使用可能需要几年而不是几个月的时间。但她坚持认为，这一工具在应对COVID-19方面仍然是有用的。

Lewin说，“我们仍然需要对因COVID-19而住院的人进行更好的治疗。我们目前的治疗选择是有限的，充其量只能将死亡风险降低30%。理想的治疗方法是口服一种简单的抗病毒药物，患者一经检测出COVID-19呈阳性，就可以立即服用。这将防止他们患上重病，并反过来减轻医院和护理系统的压力。这种方法---测试和治疗---只有在我们拥有廉价、口服和无毒的抗病毒药物时才是可行的。这就是我们希望通过这种基因剪刀的方法有朝一日能够实现的目标。”

论文第一作者、澳大利亚彼得-麦卡伦癌症中心的Mohamed Fareh说，这项研究的另一个好处是这种基因编辑工具有可能应用于其他病毒性疾病。他说，“与传统的抗病毒药物不同，这种工具的威力在于其设计的灵活性和适应性，这使它成为一种适合对付多种致病病毒的药物，包括流感病毒、埃博拉病毒以及可能的HIV病毒。”

综上所述，这项研究描述的CRISPR-Cas13b的特异性、效率和快速部署特性为抗病毒药物开发提供了一个分子蓝图，以抑制和预防一系列SARS-CoV-2变体，并可随时适应其他新出现的致病病毒。（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Mohamed Fareh et al. Reprogrammed CRISPR-Cas13b suppresses SARS-CoV-2 replication and circumvents its mutational escape through mismatch tolerance. Nature Communications， 2021， doi：10.1038/s41467-021-24577-9.