مقص خلوي يقطع فيروس نقص المناعة البشرية

مقص خلوي يقطع فيروس نقص المناعة البشرية

أعاد علماء Salk تصميم نظام الدفاع البكتيري CRISPR للتعرف على فيروس نقص المناعة البشرية داخل الخلايا البشرية وتدمير الفيروس ، مما يوفر علاجًا جديدًا محتملًا

LA JOLLA - تخيل عقارًا واحدًا يمكنه الوقاية من عدوى فيروس نقص المناعة البشرية (HIV) ، وعلاج المرضى الذين أصيبوا بالفعل بفيروس نقص المناعة البشرية ، وحتى إزالة جميع النسخ الخاملة للفيروس من المصابين بالمرض الأكثر تقدمًا. يبدو الأمر وكأنه خيال علمي ، لكن علماء Salk قد اقتربوا خطوة واحدة من إنشاء مثل هذا الدواء من خلال تخصيص نظام دفاع قوي تستخدمه العديد من البكتيريا وتدريب هذه الآلة الشبيهة بالمقص على التعرف على فيروس نقص المناعة البشرية.

يقول: "لقد أدى التطور إلى بعض الآليات المدهشة لحماية الكائنات الحية من مسببات الأمراض الطبيعية" خوان كارلوس إيزبيسوا بيلمونتي، وهو أستاذ في Salk's معمل التعبير الجيني وكبير مؤلفي العمل الجديد ، نُشر في 10 مارس 2015 في طبيعة الاتصالات. "إن فهم الاستجابات المناعية التي تحمي البكتيريا من خلالها نفسها ضد العدوى الفيروسية قد سمح لنا بتصميم منصات جديدة لاستهداف الفيروسات المدمرة ، مثل فيروس نقص المناعة البشرية ، في المرضى من البشر."

عندما تتسلل نسخة من فيروس نقص المناعة البشرية إلى خلية بشرية ، يمكن أن تسبب الفوضى. إنها تشترك في اختيار الآلية الجزيئية للخلية لعمل نسخ من المادة الجينية للفيروس ثم تدفن هذه النسخ في جينات الخلية نفسها. من هناك ، تتحول خلية المضيف إلى مصنع فيروس نقص المناعة البشرية ، مما يجعل نسخًا جديدة من الفيروس تنتشر في جميع أنحاء الجسم. تستهدف عقاقير فيروس نقص المناعة البشرية الموجودة الخطوات الفردية في دورة الحياة هذه ؛ فبعضها يمنع الفيروس من الاندماج في الحمض النووي للخلايا ، على سبيل المثال ، بينما يحاول البعض الآخر منع الخلايا المصابة من إنتاج المزيد من الفيروسات.

من اليسار: جون مارتليت ، وخوان كارلوس إيزبيسوا بيلمونتي ، وحسين كاي لياو ، ويوتا تاكاهاشي ، وكونسيبسيون رودريغيز إستيبان ، وتومواكي هيشيدا ، ومو لي

اضغط هنا للحصول على صورة عالية الدقة.

الصورة: بإذن من معهد سالك للدراسات البيولوجية

يشرح Hsin-Kai (Ken) Liao ، الباحث المشارك في مختبر Izpisua Belmonte والمؤلف الأول للورقة الجديدة ، أن المشكلة مع هذه الأدوية هي أنها لا تزيل فعليًا نسخ الفيروس المخبأة داخل الخلايا. الحمض النووي. يمكن أن تظل هذه النسخ كامنة لسنوات ثم يتم تنشيطها مرة أخرى.

يقول لياو: "يحتاج المرضى عادة إلى تناول الأدوية كل يوم أو كل أسبوع طوال حياتهم ، بسبب فيروس نقص المناعة البشرية الذي يمكن أن يكون كامنًا". "هذا يكلف المال والوقت والجهد."

لمكافحة هذه المشكلة ، لجأ Liao و Izpisua Belmonte إلى نظام دفاع جزيئي يسمى CRISPR تستخدمه البكتيريا لقطع الحمض النووي الغريب في أماكن محددة. منذ اكتشافه مؤخرًا ، بدأ العلماء في استخدام كريسبر لتعديل الجينات. لكن Liao و Izpisua Belmonte كانا مفتونين أيضًا بقدرته الدفاعية وتساءلوا عما إذا كان من الممكن برمجة CRISPR لتقطيع وتدمير الفيروسات داخل الخلايا البشرية.

يستخدم كريسبر أجزاءً من المادة الجينية تسمى الدليل RNAs لإملاء القطع ، لذلك طور العلماء RNAs الإرشادية التي ترتبط ببقع فريدة على فيروس نقص المناعة البشرية. أضافوا كريسبر ، الحمض النووي الريبي التوجيهي والجزيئات الأخرى اللازمة للنظام للعمل على الخلايا المناعية المصابة بفيروس نقص المناعة البشرية ، ووجدوا أن كريسبر نجحت في قطع البقع الصحيحة في جينات فيروس نقص المناعة البشرية ، مما أدى إلى تعطيل الفيروس. أدى ذلك إلى إزالة الفيروس تمامًا من ما يصل إلى 72 بالمائة من الخلايا. لم تقتصر تقنية كريسبر على تقطيع النسخ السائبة من الفيروس لأنها أصابت الخلية في البداية ، ولكنها قطعت أيضًا فيروس نقص المناعة البشرية الذي كان مخفيًا ونائمًا داخل الحمض النووي للخلايا.

بينما اتبعت مجموعات بحثية أخرى أساليب مماثلة في استهداف كريسبر لفيروس نقص المناعة البشرية ، أظهرت دراسة سالك الجديدة أن الطريقة فعالة ضد فيروس نقص المناعة البشرية النشط كامل الطول بدلاً من نسخة مختصرة وغير نشطة من الفيروس. أوضح فريق Salk أيضًا بطريقة أكثر اكتمالاً كيف تستهدف كريسبر فيروس نقص المناعة البشرية في الخلايا البشرية الحية ، والتحقق من أنها تعمل قبل وبعد دمج الفيروس في الجينوم.

يقول لياو: "يمكن لـ CRISPR بالفعل إخراج الفيروس من الجينوم البشري".
بعد ذلك ، حاول Liao وزملاؤه إضافة نظام CRISPR إلى الخلايا البشرية قبل أن يصابوا بفيروس نقص المناعة البشرية. وأظهروا أن وجود النظام في مكانه حال دون حدوث عدوى - فقد قطعت كريسبر أي نسخ من الفيروس قبل أن تبدأ في التكاثر.

يقول إيزبيسوا بيلمونتي: "الميزة الرئيسية لهذه التقنية ليست فقط أنه يمكن القضاء على الحمض النووي الفيروسي المدمج في الجينوم البشري ، ولكن ربما ، الأهم من ذلك ، التطبيق الوقائي". "من خلال القضاء على الفيروس في الخطوات الأولى من دورة حياته ، يمكننا تمامًا منع إصابة الخلايا البشرية بطريقة مماثلة لكيفية عمل اللقاحات التقليدية."

ومع ذلك ، لا تزال هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتحديد كيفية استخدام التكنولوجيا في المرضى من البشر وما إذا كان فيروس نقص المناعة البشرية سيتطور بسرعة للهروب من تقنية كريسبر. مع أخذ ذلك في الاعتبار ، يدرس الفريق فعالية إضافة المزيد من الحمض النووي الريبي التوجيهي إلى مزيج كريسبر بحيث يتعرف الدفاع في الوقت نفسه على المزيد من مناطق الفيروس. يقول لياو: "يمكن لفيروس HIV أن يتحور بسرعة كبيرة". "إذا استهدفنا مناطق متعددة في نفس الوقت ، فإننا نحد من احتمال أن يطور الفيروس مقاومة."

المؤلفون الآخرون للورقة هم يينغ جو ، وأرتورو دياز ، وجون مارليت ، ويوتا تاكاهاشي ، ومو لي ، وكيشيرو سوزوكي ، وتومواكي هيشيدا ، وتشان جونغ تشانغ ، وكونسيبسيون رودريغيز إستيبان ، وجون يونغ من معهد سالك. ورو شو من جامعة ولاية أيوا.

العمل كان مدعوما من قبل صندوق ليونا إم وهاري بي هيلمسلي الخيري و مبادئ السلوك مؤسسة G. Harold and Leila Y. Mathers الخيرية.

عن معهد سالك للدراسات البيولوجية:
معهد سالك للدراسات البيولوجية هو أحد المؤسسات البحثية الأساسية البارزة في العالم ، حيث يقوم أعضاء هيئة التدريس المشهورون دوليًا بالتحقيق في أسئلة علوم الحياة الأساسية في بيئة فريدة وتعاونية وإبداعية. من خلال التركيز على الاكتشاف وتوجيه الأجيال القادمة من الباحثين ، يقدم علماء Salk مساهمات رائدة لفهمنا للسرطان والشيخوخة والزهايمر والسكري والأمراض المعدية من خلال دراسة علم الأعصاب وعلم الوراثة وبيولوجيا الخلايا والنباتات والتخصصات ذات الصلة.

تم الاعتراف بإنجازات أعضاء هيئة التدريس بالعديد من الأوسمة ، بما في ذلك جوائز نوبل والعضويات في الأكاديمية الوطنية للعلوم. تأسس المعهد في عام 1960 من قبل رائد لقاح شلل الأطفال جوناس سالك ، وهو مؤسسة مستقلة غير ربحية ومعلم معماري.