生物通報道：最近，研究人員“劫持”了細菌通常用來抵御病毒感染的一種防御系統，并重定向它來對抗人乳頭瘤病毒（HPV）——導致宮頸癌、頭頸癌和其他癌癥的病毒。

杜克大學的研究人員利用被稱為CRISPR的基因組編輯工具，選擇性地破壞兩個負責宮頸癌細胞生長和存在的病毒基因，從而使癌細胞自我毀滅。

相關研究結果發表在2014年8月7日的《病毒學雜志》（Journal of Virology）。該研究相信，最近在哺乳動物細胞中才嘗試的一種方法，可能為其他DNA病毒（如乙型肝炎和單純性皰疹病毒）的抗病毒策略，指出了一條新的途徑。

本文資深作者、杜克大學醫學院分子遺傳學教授Bryan R. Cullen稱：“因為這種方法只靶定病毒基因，對正常細胞應該沒有脫靶影響。你可以把它看作是，靶定一個導彈，該導彈將摧毀一個特定的目標。你提交一個代碼告訴導彈真正要打擊的是什么，而且它只會擊中那個目標，它不會擊中別的東西，因為它沒有擊中其他目標的代碼�！�

CRISPR靶向系統僅發現于十年前。研究人員著眼于不同類型細菌的基因組，他們注意了很長一段時間，相同的基因序列在哪里重復。在這些重復的DNA在細菌與細菌之間有所不同。科學家們發現，這些獨特的序列——稱為clustered regularly interspaced short palindromic repeats（CRISPR），來自于先前感染細菌的病毒。

基本上，細菌每一次被感染，它們都會復制一段入侵的病毒DNA，并將重復元素之間的這些序列收集起來將來用作參考。然后，這些序列會為一個稱為Cas9的細菌蛋白提供一個目標名單，這個蛋白作為一種新型槍手，可在任何公認的入侵者再次傷害細菌之前，切斷和破壞它們。

最近，幾個實驗室已經表明，他們可以重定向CRISPR系統，達到自己的目標；一些研究人員引入他們想在模式生物中研究的突變，其他一些研究人員修復類似于DMD基因（參與肌營養不良癥）缺陷的遺傳缺陷。

在這項研究中，Cullen決定靶定人乳頭瘤病毒（HPV），這種病毒引起了幾乎所有的宮頸癌和大約一半的頭頸癌。特別是，他和他們的同事們靶定病毒基因E6和E7——兩個“癌基因”，可阻止宿主自身對癌細胞的抑制。

為了運行CRISPR對抗病毒，研究人員需要兩種成分。首先，他們需要E6和E7的目標代碼，由短的RNA序列段（DNA的化學伙伴）組成。他們向這種“引導RNA”中添加了Cas9蛋白，這種蛋白會切斷任何可排成行并結合那些RNA序列的DNA。

研究人員將這種抗病毒混合物包裝入一個基于HIV禁用版本的病毒載體中。在實驗室培養皿中，他們用這種基因工程病毒感染宮頸癌細胞，并評估它是否能有效地消滅HPV感染并阻止癌細胞的生長。

結果他們發現，接受抗HPV引導RNA/Cas9混合物的腫瘤細胞立即停止生長。相反，接受控制病毒（含有隨機引導RNA序列）的細胞，仍然繼續它們永生的道路。

然后，研究人員深入到分子水平，探討在癌細胞中破壞E6或E7的后果。E6通常阻斷稱為p53的蛋白質，p53被稱為基因組的守護者，因為當它感覺到有哪里出問題時，可以打開細胞中的自殺通路。在這項研究中，靶定E6可讓p53能夠恢復其正常功能，促進腫瘤細胞的死亡。

E7以類似的方式運轉，阻斷另外一個稱為視網膜母細胞瘤（Rb，可以觸發生長停滯和衰老——另一種形式的細胞死亡）的蛋白質。正如預期的那樣，研究人員發現，靶定E7也再次啟動這個第二“抑癌基因”。Cullen說：“只要你關閉E6或E7，宿主防御機制就會再次恢復。發生的情況是，細胞立即自殺�！�

Cullen及其同事們正在致力于開發一種以腺相關病毒為基礎的不同病毒載體，將他們的CRISPR貨物傳遞到癌細胞中。一旦他們對新的傳遞系統滿意，他們將首先在動物模型中測試這種方法。

Cullen說：“在HPV誘導的腫瘤中，我們希望看到的是，E6或E7缺失可迅速地誘導腫瘤的壞死。這種方法有可能成為一種單一沖擊療法，將大大減少腫瘤負荷，而不會對正常細胞有任何影響�！�

研究人員也正在靶定利用DNA作為其遺傳物質的其他病毒，包括乙型肝炎病毒和單純皰疹病毒。

（生物通：王英）

延伸閱讀：廈大學者利用CRISPR/Cas9系統編輯瘧原蟲基因組

生物通推薦原文摘要：
Inactivation of the human papillomavirus E6 or E7 gene in cervical carcinoma cells using a bacterial CRISPR/Cas RNA-guided endonuclease
Abstract：High-risk human papillomaviruses (HPVs), including HPV-16 and HPV-18, are the causative agents of cervical carcinomas as well as being linked to several other tumors of the anogenital and oropharyngeal regions. The majority of HPV-induced tumors contain integrated copies of the normally episomal HPV genome that invariably retain intact forms of the two HPV oncogenes E6 and E7. E6 induces degradation of the cellular tumor suppressor p53, while E7 destabilizes the retinoblastoma (Rb) protein. Previous work has shown that loss of E6 function in cervical cancer cells induces p53 expression as well as downstream effectors that induce apoptosis and cell cycle arrest. Similarly, loss of E7 allows increased Rb expression, leading to cell cycle arrest and senescence. Here, we demonstrate that expression of a bacterial Cas9 RNA-guided endonuclease, together with single guide RNAs (sgRNAs) specific for E6 or E7, is able to induce cleavage of the HPV genome, resulting in the introduction of inactivating deletion and insertion mutations into the E6 or E7 gene. This results in induction of p53 or Rb, leading to cell cycle arrest and eventual cell death. Both HPV-16 and HPV-18-transformed cells were found to be responsive to targeted HPV genome-specific DNA cleavage. These data provide proof of principle for the idea that vector-delivered Cas9/sgRNA combinations could represent effective treatment modalities for HPV-induced cancers.