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基因编辑有望成为禽流感“克星”

日期: 2019-06-14
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1997年在中国香港特别行政区发生的一次家禽疫情中报告了人类感染高致病性甲型H5N1禽流感病毒的病例。2003年以来,这一禽流感病毒已经从亚洲传播到欧洲和非洲,并在某些国家的禽类中根深蒂固。疫情导致数百万家禽感染,数百例人间病例和多起人类死亡。家禽中的疫情已经严重影响到疫情国中的人民生计、经济和国际贸易。其它甲型H5禽流感亚型病毒也造成家禽疫情和人类感染。


2013年,中国大陆地区报告了低致病性甲型H7N9禽流感病毒人类感染病例。之后,病毒在全国各地的家禽群体中传播,造成数百起人类感染病例和多起人类死亡。

基因编辑有望成为禽流感“克星”

虽说禽流感是全世界家禽养殖的主要威胁,感染严重毒株的家禽死亡率可达100%,但在极少数的情况下,变异的禽流感病毒亦可打破物种屏障感染人类,并导致严重的疾病。


近日,伦敦帝国理工学院和爱丁堡大学罗斯林研究所的研究人员在国际著名杂志elife上刊登了一篇题为“Species-specific differences in use of ANP32 proteins by influenza A virus”的研究。研究结果表明,通过基因编辑技术敲除鸡细胞的一部分DNA,成功防止病毒在细胞中扎根。该研究成果有望从根源上阻止禽流感病毒在体外培养的鸡细胞中传播。

基因编辑有望成为禽流感“克星”


研究人员在前期的实验中发现,禽流感病毒可以“劫持”ANP32A这个分子来帮助它进行复制。随后研究人员利用CRISPR/Cas9基因编辑技术对鸡细胞内的ANP32A分子进行敲除。


“我们发现,家禽的ANP32B的基因在进化上与哺乳动物ANP32B是截然不同的。虽然鸡的ANP32B分子具有人类适应性,但不具有甲型流感病毒(IAV)聚合酶活性。”文章第一作者Long表示,“通过对鸡细胞内ANP32B和ANP32A这两个分子的实验比较发现,只有ANP32A具有IAV聚合酶活性。氨基酸129I和130N是导致ANP32B缺失IAV聚合酶活性的主要原因,我们将这两个残基转移到ANP32A上,其同样失去了IAV聚合酶活性。”


为确保病毒的强侵染性,重组病毒由携带甲流疫苗株PR8血凝素(HA)、神经氨酸酶(NA)和M基因的重组病毒产生;这也降低了与具有新抗原性的禽流感病毒打交道的风险。在低感染复数(MOI),缺少ANP32A的鸡成纤维细胞并未发现有重组的鸟类H5N1病毒50-92株感染(图1a)。在较高的MOI条件下,与野生(WT)鸡细胞相比,病毒滴度显著降低,在感染后8小时几乎减少325倍,24小时减少16倍(图1c)。同样,在低MOI条件下,重组H7N9病毒A/Anhui/1/2013株亦不能够有效感染缺少ANP32A的鸡成纤维细胞(图1b)。在MOI较高时,在感染后8小时,病毒滴度峰值比WT细胞低1365倍,比感染后24小时低100倍(图1d)。

基因编辑有望成为禽流感“克星”


伦敦帝国理工学院流感病毒学教授Wendy Barclay教授表示“我们很早就了解到,鸡是流感病毒的储存库,可能引发下一次大流行病。我们已经确定了我们可以对鸡进行的最小可能的基因改变,以帮助阻止病毒的蔓延。这有可能从源头上阻止下一次流感大流行。


罗斯林研究所的研究人员此前曾与剑桥大学的专家合作,利用基因改造技术生产出不会在感染后将禽流感传染给其他鸡的鸡。而新方法有所不同,因为它不涉及将新的遗传物质引入鸟类的DNA。

基因编辑有望成为禽流感“克星”

虽然到目前为止还没有生产出抗禽流感的禽类,但研究人员表示,下一步将尝试生产出基因发生变化的鸡。


“这是一个重要的进步,表明我们可能能够使用基因编辑技术生产出对禽流感有抵抗力的鸡,”共同高级研究员、罗斯林研究所高级讲师Mike McGrew博士总结道。“我们还没有培育出任何鸟类,在采取下一步行动之前,我们需要检查DNA变化是否对鸟类细胞有其他影响。


转自医学中文网

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