新型武”:Crispr技術將成新冠病毒的“剋星”
2020年04月10日08:39
  當前我們可能正在進入一個基於Crispr技術的“新型武器”時代,用於對抗流感、冠狀病毒等致命病毒。研究人員指出,PAC-MAN技術可能是一種快速實施的泛冠狀病毒策略,以應對新出現的大流行毒株。
  當前我們可能正在進入一個基於Crispr技術的“新型武器”時代,用於對抗流感、冠狀病毒等致命病毒。研究人員指出,PAC-MAN技術可能是一種快速實施的泛冠狀病毒策略,以應對新出現的大流行毒株。

  新浪科技訊 北京時間4月10日消息,據國外媒體報導,美國斯坦福大學的科學家正在積極探索基因編輯技術能否用於對抗流行病,但到目前為止,他們僅解開了謎團的一小部分,該大學生物工程系進行了一項試驗,他們使用基因操控的Crispr技術對抗新型冠狀病毒。

  Stanley Qi實驗室掌握著幹擾癌細胞和治療疾病的Crispr核心技術,採用“PAC-MAN(人類細胞預防性抗病毒Crispr技術)”,通過“導向Crispr魚雷”對病毒細胞進行攻擊,該方法能破壞病毒基因構成,穿透人類細胞,之後利用細胞機製進行自我複製。

  在這項特殊實驗中,該實驗室的Crispr技術系統用於搜尋和摧毀新冠病毒,並將其放入含有該病毒惰性合成片段的溶液中,像所有Crispr技術系統一樣,該系統包含兩部分:一種酶和“導向RNA”。RNA引導一種叫做“Cas-13d”的酶物質附在新冠病毒基因組的特定點位上,之後進行一系列切割。人們可以將Crispr想像成一把剪刀,然後僅切除新冠病毒。

  結果顯示,以新冠病毒為靶向的Crispr療法可減少溶液90%病毒數量,研究人員認為如果該方案能有效實施,該殺菌率足以阻止人體感染新冠病毒。

  以上研究報告表明,當前我們可能正在進入一個基於Crispr技術的“新型武器”時代,用於對抗流感、冠狀病毒等致命病毒,PAC-MAN技術可能是一種快速實施的泛冠狀病毒策略,以應對新出現的大流行毒株。

  客觀地講,斯坦福大學研究小組的最新研究報告是一份藍圖,或者是概念證明,而未進行動物或者人類身體的臨床實際藥物治療,該項目還有一些重要的未知因素,包括他們未對實際的新冠病毒患者進行PAC-MAN測試。他們還沒有開發出一套植入人體細胞的系統,即使該方法有效,到最終實現臨床測試仍有很長的路要走,坦率地講,該方法在未來4-6個月內進行人體試驗的可能性為零。這相當於如果我們試圖抵達月球並安全返回,需要事先建造一個太空火箭,並能達到逃逸速度。

  美國芝加哥大學社會倫理高級顧問勞里·佐洛思說:“在人類發展歷史上,每個重大科研突破都是超越當時的科學技術,例如:13世紀研製的隔離檢疫技術、17世紀醫學創新、18世紀接種疫苗技術。Crispr是一種嶄新的技術,還沒有在人類疾病中獲得證實,但它應該能發揮作用,這是合乎邏輯的。”

  Crispr技術的基因編輯能力將越來越多地用於治療疾病,最初僅是針對基因疾病,但近年來,它已用於治療傳染疾病,包括當前肆虐全球的新型冠狀病毒。真實預防或者治療新冠病毒的Crispr技術方案也應用於治療流感和其他傳染性病毒的項目中,2018年,美國國防部高級研究署開始一項為期4年的“預備方案”,依據提議方案內容,使用基因方法產生新的醫療對策,用於治療人類患者。據悉,Stanley Qi實驗室是從事Crispr方案設計的研究團體之一,2019年4月,他們開始研究一種基於Crispr技術的流感治療方法,隨著今年初新冠病毒爆發,該實驗室研究人員注意到這一點,並在1月下旬將研究重點轉向改變人們生活方式的病毒。

  應對這種特殊病毒存在巨大的挑戰,新冠病毒有3萬個核苷酸,而Crispr技術引導RNA只能針對22個核苷酸的區域進行切割,為了定位最佳攻擊位置,需要進行大量的生物信息學計算和試驗。

  研究人員稱,這種治療方案自身就是一種雙重基因攻擊,會直接影響靶向病毒。第一種影響效應是降低人體細胞內病毒基因組濃度,第二種影響是能阻止病毒蛋白產生,從而阻止病毒自身複製,並摧毀人體防禦系統。

  迄今為止,存在的最大問題是研究人員在試驗中並未真實使用新型冠狀病毒,因為他們無法獲得該病毒樣本,也沒有獲得政府授權。Stanley Qi實驗室製造了一種合成、非複製病毒,其具有新冠病毒的基因表達特徵,用於替代真實的新冠病毒。

  斯坦福大學研究小組認為,即使未對真實新冠病毒進行試驗,他們的研究結果也非常重要,試驗結果顯示,我們可以針對病毒某些區域進行干預,這不會僅停留在概念階段,最終將快速形成一個治療方案。

  但是其他研究人員稱,為了證明人類能夠消滅新冠病毒,就必須使用真實的病毒樣本進行試驗。另一個問題是:當前還沒有基於Crispr的病毒傳遞系統,Crispr醫學方案中一個持續存在的問題是如何將醫學治療應用於適當的細胞上,肺部是新冠病毒的攻擊目標,肺是一個特別棘手的戰場——藥物相對難以進入,裡面充滿粘液,可能會幹擾靶向治療。

  研究人員稱,雖然有許多潛在的治療選擇,但迄今還未找到採用PAC-MAN技術導致RNA至病毒上,或許已有人找到解決這個問題的方法,他們可能有高效的藥物送遞方式。

  聖安傑洛教授帶領一支佐治亞理工大學研究小組與多所大學建立合作關係,他們認為可以採用一種噴霧器療法,它是一種霧化吸入裝置,患者可以基於Crispr技術進行呼吸。目前,他們正在對老鼠進行噴霧器/ Crispr組合療法測試。

  最終,該研究報告指出,使用Crispr技術作為一種“預防性策略”,用於治療新冠病毒,這意味著該療法可使未感染人群遠離病毒,但是Crispr是較新的醫學技術,美國僅有3例美國藥物管理局(FDA)批準的Crispr人體試驗。雖然未發現該療法對患者造成健康損害,但是研究人員非常謹慎,早期試驗將轉基因細胞引入人體的試驗導致了惡性炎症,在某些情況下,甚至會導致患者死亡。這是亟需解決的問題之一,如果你的免疫系統不接受這種蛋白質,那麼或許會將其作為一種治療手段,更好地平衡風險和回報。

  最終就像任何新的治療方法一樣,針對病毒感染的Crispr預防療法仍需在動物和人類身體上進行測試,然後再通過FDA嚴格的審查程式。

  儘管如此,這篇論文或許有一天會被視為一個裡程碑事件,基於Crispr的技術系統的最終希望是一旦確定了一種新病毒基因目標,改變之前的治療方法是一種更簡單的過程,並且能夠很快實現,也許未來我們的系統將完全不知道要應對哪種病毒,你所要做的就是改變一個簡單的部分,然後就能真實抵禦這種新病毒,但目前仍需FDA批準該療法的任何新用途。這項最新研究暗示,也許下一次病毒大流行事件到來的時候,我們將擁有比當前疫苗和藥物更多的武器來對付它。(葉傾城)

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