2月18日,Cell research上发表了哈佛医学院Beth Israel Deaconess Medical Center、意大利都灵大学研究团队的题为“Virus against virus: a potential treatment for 2019-nCov (SARS-CoV-2) and other RNA viruses”的文章。
文章中对来自中国、美国和澳大利亚19名患者的SARS-CoV-2的RNA基因组进行分析表明,这些病毒在序列上存在差异,这些差异主要是单核苷酸变异。例如,导致SARS-CoV-2的ORF8的第62和84位氨基酸改变的单核苷酸变异,与驱动冠状病毒从蝙蝠向人类传播有关。患者样本的证据表明,SARS-CoV-2正积极获得新的突变,可能使其能够出现抗病毒药物耐药性。这对传统药物和疫苗开发提出了严峻挑战。其他致命的RNA病毒也存在同样的问题,如SARS或MERS。
研究小组使用了一种灵活而有效的RNA靶向方法—CRISPR/Cas13d,建议可以使用该系统特异性编辑SARS COV-2基因组,从而限制其繁殖能力。CRISPR/ Cas13d系统的一个优点就是可灵活地设计针对性的导向RNA,因为Cas13d的RNA靶向切割活性不依赖于是否存在特定的相邻序列。这一独特特性满足了针对不同病毒的耐药性进化和变异、快速设计导向RNA的要求。
为了有效地破坏病毒,研究者特异性使用了可同时以病毒的复制酶转录酶(ORF1ab)和spike蛋白(S)为靶点的导向RNA(gRNAs)。研究小组总共设计了10333个导向RNA,专门针对SARS-CoV-2病毒RNA基因组的10个肽段编码区,而不影响人类转录组。由于其良好的安全性,腺病毒(AAV)可以作为一种载体,将Cas13d效应组件传递给SARS-CoV-2感染患者。文中提到,多达三个针对SARS-CoV-2基因组不同肽编码区的导向RNA可被包装成一个AAV载体,使该组合系统能更有效地清除病毒和耐药性预防。Cas13d的表达可由组织特异性的启动子驱动,实现对感染器官的精确治疗。此外,AAV具有对肺部高度特异性的血清型,肺部是SARS-CoV-2感染的主要器官,因此AAV可用于CRISPR系统的靶向传递。类似的策略也适用于其他类型的RNA病毒。
综上所述,文章建议CRISPR/ Cas13d系统是一种简单、灵活、快速的治疗和预防RNA病毒感染的新方法。但在将该系统用于患者治疗之前,需要进一步研究确定该系统在动物模型中消除SARS-CoV-2和其他病毒的安全性和有效性。如果被证明是有效的,在对抗威胁生命、并且可能迅速进化和产生耐药性的病毒面前,这种治疗方法将为全世界的患者提供更多的选择。