Forskare hävdar att de är ett steg närmare att skapa ett läkemedel som kan bota hiv. Ett forskarteam har skräddarsytt ett försvarssystem som används av bakterier och utbildat denna saxliknande maskin för att känna igen HIV-viruset. I sina tester fann de att tekniken helt kunde avlägsna upp till 72 procent av de celler som hade smittats med hiv. Ett forskarteam har skräddarsytt ett försvarssystem som används av bakterier och utbildat denna saxliknande maskin för att känna igen HIV-viruset (bildad) CRISPR-teknik exakt ändrar måldelar av genetisk kod. Till skillnad från andra gensilencing verktyg, Crispr systemet riktar genomets källmaterial och permanent stänga av gener på DNA-nivå. DNA-klippet – känt som ett dubbelsträngsbrott – efterliknar nära de typer av mutationer som förekommer naturligt, till exempel efter kronisk solexponering. Men till skillnad från UV-strålar som kan resultera i genetiska förändringar, Crispr systemet orsakar en mutation på en exakt plats i genomet. När cellulära maskiner reparerar DNA-brottet tar de bort en liten bit DNA. På så sätt kan forskare exakt stänga av specifika gener i genomet. "Evolutionen har lett till några av de mest häpnadsväckande mekanismerna för att skydda organismer mot deras naturliga patogener", säger Juan Carlos Izpisua Belmonte, professor i Salks Gene Expression Laboratory i Kalifornien. "Med tanke på de immunsvar genom vilka bakterier skyddar sig mot virusinfektioner har vi kunnat skapa nya plattformar för att rikta in sig på förödande virus, som hiv, hos människor." När en kopia av HIV - viruset smyger in i en mänsklig cell, kan det orsaka förödelse. Det tar kontroll över cellens egna molekylära maskineri för att göra kopior av virusets genetiska material och sedan begrava dessa kopior i cellens egna gener. Därifrån blir värdens cell en hivfabrik, som gör nya kopior av viruset för att sprida sig över hela kroppen. Existerande HIV-läkemedel riktar in sig på enskilda steg i denna livscykel; en del hindrar viruset från att integreras i till exempel cellernas DNA, medan andra försöker hindra de drabbade cellerna från att producera mer virus. Problemet med dessa läkemedel, förklarar Hsin-Kai Liao, en forskningspartner i Izpisua Belmonte labbet, är att de faktiskt inte tar bort kopior av viruset som är gömda i cellernas DNA. Dessa kopior kan förbli vilande i flera år och sedan aktiveras igen. "Patienter behöver normalt ta droger varje dag eller varje vecka under hela sitt liv, på grund av hiv som kan vara latent", säger professor Liao. "Detta kostar pengar, tid och ansträngning." För att bekämpa detta problem vände sig teamet till ett molekylärt försvarssystem som kallas CRISPR som bakterier använder för att skära upp främmande DNA på angivna ställen. Sedan den senaste upptäckten har forskare börjat använda CRISPR för att redigera gener. Men forskarna fascinerades också av dess defensiva förmåga och undrade om CRISPR kunde programmeras att skära och förstöra virus inuti mänskliga celler. Den nya Salk-studien visade att metoden är effektiv mot aktiv, fulllång HIV snarare än en förkortad, inaktiv version av viruset. På bilden finns studiegruppen, från vänster: John Martlett, Juan Carlos Izpisua Belmonte, Hsin-Kai Liao, Yuta Takahashi, Concepcion Rodriguez Esteban, Tomoaki Hishida och Mo Li. CRISPR använder bitar av genetiskt material som kallas guide RNAs för att diktera dess nedskärningar, så forskarna utvecklade guide RNAs som är bundna till unika fläckar på HIV-viruset. De lade till CRISPR, vägledningen RNA och andra molekyler som behövs för att systemet ska kunna arbeta för immunceller som hade smittats med hiv. De fann att CRISPR framgångsrikt skar av rätt ställen i HIV: s gener och inaktiverade viruset. Detta resulterade i att viruset helt avlägsnades från upp till 72 procent av cellerna. CRISPR högg inte bara upp lösa kopior av viruset då de först infekterade cellen, utan också högg upp hiv som var gömd och vilande i cellernas DNA. Medan andra forskargrupper har använt liknande metoder för att rikta CRISPR mot hiv, visade den nya Salk-studien att metoden är effektiv mot aktiv, fulllång HIV snarare än en förkortad, inaktiv version av viruset. Salk-teamet illustrerade också på ett mer fullständigt sätt hur CRISPR riktar in sig på hiv i levande mänskliga celler och verifierar att det fungerar både före och efter att viruset är inbäddat i genomet. CRISPR högg inte bara upp lösa kopior av viruset då de först infekterade cellen, utan också högg upp hiv som var dold och vilande i cellernas DNA. "CRISPR kan faktiskt släppa ut viruset ur det mänskliga genomet", säger Liao. Därefter försökte Liao och hans kollegor lägga till CRISPR-systemet till mänskliga celler innan de blev infekterade med hiv. "Att ha systemet på plats, de visade, förhindrade en infektion-CRISPR hackade upp några kopior av viruset innan de kunde börja replikera. Det behövs mer forskning för att avgöra hur tekniken kan användas hos människor och om hiv snabbt kommer att utvecklas för att undkomma CRISPR. Med detta i åtanke studerar laget effektiviteten av att lägga till mer vägledande RNAs till CRISPR mixen så att försvaret samtidigt känner igen fler områden av viruset. "Hiv-viruset kan mutera mycket snabbt", säger Liao. "Om vi riktar in oss på flera regioner samtidigt minskar vi risken för att viruset kan utveckla resistens."
Forskare utbildade saxliknande maskiner av bakterier för att känna igen hiv.
De hittade metod framgångsrikt skära HIV: s gener, inaktivera viruset.
Detta resulterade i att viruset avlägsnades från upp till 72 procent av cellerna.
CRISPR metod också skära upp HIV som var vilande i cellernas DNA.
Senaste studien visar att metoden är effektiv mot aktiv, full längd HIV snarare än en förkortad, inaktiv version av viruset.