近日，麻省理工學院和哈佛大學Broad研究所傳來好消息：Pardis C. Sabeti、張鋒等科學家聯合開發出一種新型的抗病毒系統。世界上有許多常見的致命病原體都是基於單鏈RNA的病毒，像是伊波拉病毒、茲卡病毒和流感病毒。該系統在CRISPR Cas13技術的基礎上再次升級，可用於檢測和破壞人類細胞中具有單鏈RNA的病毒。該研究發表在《Molecular Cell》期刊上。

CRISPR系統為抗病毒方法帶來曙光

此前，張鋒團隊的研究人員憑藉著CRISPR/Cas9系統為加固免疫系統抵抗病毒入侵帶來新的希望。然而，入侵人類的病毒極為多變，即使是在同一物種內，也能不斷適應環境。因此我們需要更為靈活的預防病毒平台。

為了探索新的抗病毒策略，研究人員將目光投向了CRISPR Cas13系統，Cas13酶可以自然地Target細菌中的病毒RNA。它可以對蛋白質進行編輯，從病毒顆粒中去除特定的核糖核酸序列。儘管CRISPR Cas13系統仍然存在一些局限性，但是該方法在實驗室中易於操作，並且此前張鋒團隊的研究人員在哺乳動物細胞中已經進行了充分的實驗證明。

研究人員開發了一種名為CARVER的新型平台，它能將Cas13介導的病毒RNA裂解與基於Cas13的快速診斷讀數結合起來，使用特定的高靈敏度酶報告分子解鎖（SHERLOCK）平台，檢測消滅RNA的病毒。

創建三合一的系統

研究人員首先篩選了350多個人類相關病毒（HAV）基因體，以鑑定Cas13可以有效Target的病毒RNA序列。他們主要尋找的是既不易突變，又最有可能在切割後禁用病毒的片段。

病毒基因體中潛在的Cas13目標位點

哈佛大學Cameron Sabeti實驗室的博士後Myhrvold博士表示：“理論上，你可以編程Cas13來攻擊病毒的任何部分。但是物種內部和物種之間都有巨大的多樣性，隨著病毒的進化，大部分基因體都發生了迅速的變化。如果你不小心，你可能會追求最終沒有效果的目標。”

然後，他們通過運算分析定序數據，以確定數百種病毒物種中的數千個潛在位點，這些位點可能是Cas13的有效靶標。接下來，研究人員設計了該系統的Cas13指導RNA。

新編程的Cas13在感染了淋巴細胞性脈絡膜腦膜炎病毒（LCMV）、A型流感病毒（IAV）和水泡性口炎病毒（VSV）的人類細胞中進行了實驗測試。將Cas13引入樣品後24小時，研究人員觀察到培養物中病毒RNA的水平降低了40倍。

隨後，研究人員檢查了Cas1抑制病毒感染性的能力。研究數據顯示：病毒暴露後八小時，Cas13將流感病毒的感染力降低了300倍以上。最後，該團隊使用SHERLOCK檢測技術來實時測量Cas13 Target後的病毒RNA水平。該檢測系統提供了有關治療效果的快速反饋以及有關特定病毒突變的訊息。

結語

對於病毒感染的治療，雖然已經核准了90多種抗病毒藥物，但它們只能治療9種疾病。總體而言，只有16種病毒具有FDA核准的疫苗。因此，找到行之有效的抗病毒方法顯得尤為重要。

該研究的第一作者Catherine Freije 表示：“Cas13可以是一種研究工具，來探索人類細胞中病毒生物學的許多方面，它也可能是一種臨床工具，用於診斷樣本，治療病毒感染，並衡量治療的有效性——所有這些都能讓CARVER在新的或抗藥性病毒出現時迅速適應和應對。”

(醫谷)