Nat Biotechnol：应用基于CRISPR的办法提醒人类大小胞病毒的致命弱点

2021年11月22日讯/BIOON/---许多人---年夜约一半的成年人---都感化了一种叫做人类大小胞病毒（HCMV的疱疹病毒。虽然年夜多半环境下没有症状，但该病毒对免疫力低下的人和未出身的婴儿来说是风险的。因为HCMV如斯普遍存在，婴儿在子宫内被感化的几率年夜约是200分之一，而这种感化能够招致婴儿的年夜脑、肺部和成长呈现成绩。

在一项新的研讨中，美国怀特黑德生物医学研讨所成员Jonathan Weissman及其团队将前沿的CRISPR和单细胞测序技术用于这种病毒，迄今为止最具体地描写病毒和人类基因若何互相作用以造成HCMV感化，并提醒了通过把持病毒和宿主基因有能够毁坏这种病毒感化停顿的新办法。相关研讨成果近期颁发在Nature Biotechnology期刊上，论文题目为“Functional single-cell genomics of human cytomegalovirus infection”。

这篇论文能够为将来的宿主-病原体互相作用的研讨提供一个紧张的路线图，并为抗病毒药物设计提供参考。在这个名目进程中，这些作者列出了一份病毒和宿主基因的清单，这些基因要么是HCMV复制所必须的，要么能够被把持以赋予宿主细胞一些免疫力。论文第一作者、Weissman试验室前博士后研讨员Marco Hein说，“如今咱们就有了一个潜在的靶标清单，人们当初可以去开辟靶向这些靶标的药物。”

看清单方

数百万年的退化在病毒和宿主之间造成了一个简单的互相作用网络。例如，病毒有本人的一套基因，但它们也依赖于一些称为宿主因子的人类基因。挟制这些宿主因子使病毒可能入侵身材中的细胞并复制它们本人的物资。

Hein试图更彻底地相识在整个感化进程中发生的宿主-病毒互相作用的网络。Hein说，“[咱们想晓得]当咱们[敲除或减弱]这些症结因子时，理论上会产生什么。咱们能避免感化吗？要是是如许，从病毒的角度看，什么处所"大众失足"大众了？”

他们选择HCMV作为测试工具是由于，起首，该病毒像人类一样有双链DNA基因组。这象征着通过剪断DNA来发扬作用的CRISPR技术实际上可以对病毒和宿主都无效。Weissman，“因为HCMV是一种紧张的人类病原体，并且它是一种如斯简单和扑朔迷离的病毒，咱们以为咱们将无机会真正发现新的器械。”

一系列挑选

这些作者起首应用一种叫做CRISPR挑选的分子技术，确定病毒或宿主基因组的任何区域是否对被感化的宿主细胞的命运有特殊的影响。通过体系地敲除年夜量病毒和宿主细胞中的单个基因，他们可以评价每个基因对HCMV感化的紧张性。

2016年，跟着可得到的年夜规模单细胞测序技术的倒退，该名目有了一个新的维度。Hein说，“咱们有这个设法主意，把CRISPR挑选和单细胞测序以及[一种叫做PerturbSeq的挑选办法]组合在一路。根本上，你捣乱一个细胞群体中的基因，然后你读出这些细胞产生了什么，不仅仅是通过丈量存活率，并且还通过理论察看这些细胞中基因表白的形式。”

针对宿主的CRISPRi和CRISPRn挑选，图片来自Nature Biotechnology, 2021, doi:10.1038/s41587-021-01059-3。

联合这些办法发生了一组微小的数据，这为这些作者提供了一个更清晰的概念，即哪些基因是紧张的，在什么时分紧张。Weissman说，“单细胞测序让咱们以更高的精度察看病毒性命周期的各个步调，然后这种扰动让咱们相识宿主和病毒因子若何让病毒把持宿主并实现其性命周期。”

由此发生的数据显示，HCMV的典型轨迹--从最初的病毒基因表白，到完全的病毒基因组的复制，再到末了一步通过出芽造成新的病毒颗粒---若何能够通过改动特定的病毒基因而使之偏离正常轨迹。这还让这些作者相识到这种病毒在哪些阶段依赖哪些宿主基因来完成“胜利”感化。

Hein说，“这种感化的进程是预先重编程到病毒基因组的。要是你想烦扰这种感化的进程，你可以通过靶向病毒因子来做到这一点，或许你可以通过靶向宿主因子来直接做到这一点。成果在观点上是分歧的。要是你靶向病毒因子，你就会毁坏这种病毒通常会遵循的感化法式。要是你靶向宿主因子，这种感化法式自身是不变的，但你改动了这种病毒执行这种感化法式的水平。”

这些发现将成为开辟可作为抗病毒“鸡尾酒”一部门的药物的有用对象。因为病毒和其他病原体产生渐变和顺应不时变动的前提，抗病毒医治的一个独特点是将几种靶向分歧病毒靶标的药物联合起来。这确保了尽能够彻底地根除病毒，削减了一些病毒存活并发生新的抗药性群体的几率。

尽管这些作者提供的必须病毒基因清单提醒了HCMV中可用药物鸡尾酒靶向的区域，然则为病毒胜利感化作出奉献的人类基因清单能够为更直接的疗法翻开年夜门。Hein说，“要是你靶向宿主因子来影响病毒，那么病毒要逃走就会困可贵多，它必需产生渐变以解脱对宿主卵白的依赖，这就简单得多。”

当然，潜在地靶向人类基因或卵白来医治感化也出缺点，要想通过这种研讨路径得到可行的医治办法，还必要做更多的研讨任务。Hein说，“要是你靶向宿主因子，望文生义，你靶向咱们体内的一种正常任务的卵白，以是反作用的危险要高得多。”