《Cell | 通过逆转录转座子-RNA 介导的髓鞘基因表达控制与脊椎动物髓鞘形成的逆转录病毒链接》

  • 来源专题:战略生物资源
  • 编译者: 李康音
  • 发布时间:2024-02-20
  • 2024年2月15日,剑桥大学等机构的研究人员在Cell在线发表了题为A retroviral link to vertebrate myelination through retrotransposon-RNA-mediated control of myelin gene expression的文章。

    髓鞘是神经元轴突周围的绝缘鞘,由中枢神经系统 (CNS) 中的少突胶质细胞产生。这种进化创新首次出现在有颌脊椎动物身上,使神经冲动的快速传递、更复杂的大脑和更大的形态多样性成为可能。

    该研究报告了 RNLTR12-int(逆转录病毒来源的逆转录转座子)的 RNA 水平表达对于髓鞘形成至关重要。研究人员发现RNLTR12-int编码的RNA与转录因子SOX10结合,以调节啮齿动物中髓鞘碱性蛋白(Mbp,髓鞘的主要成分)的转录。RNLTR12-int样序列(我们称之为髓鞘后)存在于所有有颌脊椎动物中,研究人员进一步证明了它们在两种不同脊椎动物(斑马鱼和青蛙)中调节髓鞘形成的功能。

    因此,该研究表明,逆转录病毒内源化在脊椎动物髓鞘的出现中起着重要作用。

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  • 《Cell丨用合理设计的 R2 反转座子在哺乳动物细胞中进行全 RNA 介导的定向基因整合》

    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2024-07-12
    • 2024年7月8日,中国科学院动物研究所/北京干细胞与再生医学研究院李伟研究员与周琪研究员团队合作在Cell杂志以长文形式在线发表了题为All-RNA-mediated Targeted Gene Integration in Mammalian Cells with Rationally Engineered R2 Retrotransposons的研究论文。该研究结合基因组数据挖掘和大分子工程改造等手段,开发了使用RNA供体进行大片段基因精准写入的R2逆转座子工具,能够在多种哺乳动物细胞系、原代细胞中实现大片段基因(>1.5 kb)高效精准的整合,最高效率超过60%,成功实现了全RNA介导的功能基因(DNA)在多种哺乳动物基因组的精准写入,为新一代创新基因疗法的发展提供了基础。 在该研究中,研究团队首先通过数据挖掘,全面系统地分析了自然界中R2逆转座子元件的生物多样性;通过构建基于RNA供体的基因写入的报告体系,成功筛选出在哺乳动物细胞中具有完整GFP功能基因整合活性的R2Tg系统(来源于一种鸟Taeniopygia guttata 的基因组)。随后,研究团队针对R2Tg系统发挥功能所必需的两个关键组分:R2蛋白质以及供体RNA,进行了系统性的功能探索与工程化改造,最终获得了在人细胞系中基因整合效率超过20%的en-R2Tg工具。 由于R2蛋白质可以通过mRNA表达,且供体RNA本身也是RNA,那么,en-R2Tg工具能否以全RNA形式介导的基因的高效精准写入?为了探究这一点,研究人员通过体外合成获得了编码R2蛋白质mRNA以及供体RNA,并使用脂质体递送的方式将两条mRNA导入人的细胞中。结果显示,en-R2Tg工具能够高效整合多个与疾病治疗相关基因,且这些基因能够有效表达功能蛋白。能够以全RNA的形式发挥功能,意味着en-R2Tg工具可以使用安全性已经在临床上得到证明的LNP纳米材料来进行递送,这将有可能解决长久以来基因写入工具依赖病毒载体进行高效递送的难题。研究团队发现,使用LNP递送en-R2Tg工具在人的肝脏细胞系中能够实现25%的基因整合效率。此外,研究团队还证明R2工具在人类原代细胞中同样具有活性;同时,通过显微注射将en-R2Tg工具导入小鼠胚胎,成功实现了超过60%的GFP基因定点整合效率。 该研究的另一关键点在于,工程化改造的en-R2Tg工具是否还保留有天然R2逆转座子的28S rDNA位点特异性整合这一性质?为了回答这一问题,研究人员结合无偏好的基因整合富集高通量测序以及全基因组三代测序方法,发现en-R2Tg工具在全基因组范围内展现了极高的基因整合特异性,大于99%的外源基因都精准整合到28S rDNA安全港位点。同时,结合qRT-PCR以及RNA-Seq实验,研究人员发现en-R2Tg工具对细胞的转录组状态几乎没有影响。这说明 en-R2Tg 介导的基因写入是位点精准特异的,可以有效避免逆转录病毒等技术所产生的基因随机整合导致的基因突变风险。 综上,该研究基于自然界存在的R2逆转座系统,结合数据分析和工程化改造方法,成功开发了全RNA介导的、高效精准的基因写入技术,首次在多种人和小鼠细胞系及原代细胞中实现了功能基因的定点整合。R2基因精准写入工具在递送和安全性方面具有显著优势,未来有望基于此工具开发在体功能基因回补写入以及在体生成CAR-T细胞等全新的疾病治疗方法。值得注意的是,R2基因写入技术目前无法实现在不同基因组位点的可编程写入,且在人原代细胞中的基因写入效率较低,因此未来需要进一步发展和优化。
  • 《Science | 抗逆转录病毒疗法之后,使用双重免疫疗法控制HIV进展》

    • 来源专题:战略生物资源
    • 编译者:李康音
    • 发布时间:2024-03-13
    • 2024年2月29日,哈佛医学院James B. Whitney通讯在Science发表题为Induction of durable remission by dual immunotherapy in SHIV-infected ART-suppressed macaques的文章,证明在SHIV感染恒河猴停止抗逆转录病毒疗法(ART)后,给予N-803(一种可溶性IL-15超级拮抗剂复合物)与广泛中和抗体(bNAb)联合治疗可以达成持续的病毒控制。这种双重免疫疗法包括N-803增强自然杀伤(NK)和CD8+T细胞群,以及bNAb靶向HIV-1包膜,为实现HIV-1感染的功能缓解提供了一种新的策略。 该研究设计包括两个独立的SHIV-AD8感染恒河猴队列,在开始免疫疗法之前,对其进行不同时期的ART抑制。主要结果是在ART停止后诱导长期病毒控制,这在大约70%的治疗动物中观察到。这种病毒控制主要归因于CD8+T细胞反应的增强,这表明完全根除可能不是持续缓解所必需的。 该研究的关键发现表明,N-803和bNAb的联合使用可以激活和扩大NK和CD8+T细胞群,导致短暂的病毒血症和随后的病毒控制。值得注意的是,治疗方案没有显著改变SHIV库的大小或组成,这表明免疫系统本身能够维持病毒控制,而不需要完全消除潜在的病毒库。此外,该研究的体内CD8+淋巴细胞耗竭实验强调了CD8+T细胞在控制ART停药后病毒反弹中的关键作用。CD8+淋巴细胞的缺失导致病毒迅速反弹,突显了这些细胞在维持病毒控制方面的重要性。此外,该研究的数学模型支持N-803和bNAb可能通过形成抗原-抗体复合物协同增强CD8+T细胞功能的观点。 总的来说,这项研究的结果为双重免疫疗法治疗HIV-1感染的潜力提供了有价值的见解,并为开发有效策略以实现HIV阳性个体的持续缓解提供了参考。这些发现强调了免疫激活和CD8+T细胞反应在控制病毒反弹中的重要性,并表明完全根除潜在的病毒库可能对ART停药后的持续病毒控制不是必需的。