引蛇出洞：靶向激活潜伏的HIV前病毒
研究人员根据病毒潜伏感染机制筛选出大量激活潜伏的HIV的药物 。 但是 ， 在使用时 ， 研究人员发现这些药物对细胞具有毒副作用及药物的非特异性结合等一系列问题 。 因此 ， 寻找安全、有效且特异的激活剂尤为必要 。
我们基于基因编辑技术设计并筛选出了能够特异靶向多数HIV亚型基因保守区的基因转录激活系统 ， 如锌指蛋白和转录激活因子样效应因子重组蛋白 ， 实现了基于基因编辑技术的“引蛇出洞”策略 。 我们在多个HIV潜伏感染细胞模型上证实了上述基因转录激活系统可以靶向激活潜伏的艾滋病病毒 ， 且不会对细胞增殖活性或细胞周期产生影响 。 然而 ， 上述基因转录激活系统在使用过程中会面临基因上下游序列限制等问题 ， 在基因调控方面不能被广泛地应用 。
继上述两种基因转录激活系统之后 ， 2016年3月8日 ， 我们再次以LTR为靶点 ， 设计并筛选出了能够特异靶向大多数HIV亚型基因保守区LTR的第三代基因转录激活系统 ， 在HIV潜伏感染细胞模型和原代细胞上证实了该系统的有效性、安全性及特异性 。 该方法设计简单、应用灵活 ， 为抗HIV潜伏的基因治疗提供了新的前景和平台 。 相关研究成果发表在《分子治疗》（Molecular Therapy）杂志上 。
基因沉默：靶向抑制HIV前病毒的表达
HIV前病毒基因在潜伏感染细胞中的沉默具有可逆性 ， 一旦遇到适当的条件 ， “沉睡”的病毒基因就会被唤醒 ， 迅速在机体内复制、转录 。 研究人员设想 ， 倘若能使潜伏感染细胞中的HIV前病毒永久沉默 ， 则有可能实现宿主与HIV“和平共处”的状态 ， 而与HIV极为相似的人类内源性逆转录病毒（HERVs）在基因组中的大量存在则为这种假说提供了理论依据 。
为了证实该假说 ， 我们以HIV转录调控区LTR上的保守区为靶点 ， 基于基因编辑技术构建了以锌指蛋白为DNA结合域的嵌合甲基转移酶ZF-Dnmt1以及以dCas9/sgRNA为DNA结合域的嵌合甲基转移酶dCas9-Dnmt3a 。 我们在细胞水平检测了上述嵌合蛋白的表达并在细胞模型上筛选了靶点 ， 然后将基于基因编辑技术的嵌合甲基转移酶转染至HIV假病毒感染的细胞模型及潜伏感染的细胞模型中验证其生物活性 。 结果表明 ， 这些嵌合甲基转移酶可以显著抑制HIV前病毒的表达 ， 其作用机制与靶向HIV前病毒转录调控区LTR转录起始位点两侧的CpG岛甲基化水平升高有关 。 该研究还显示 ， 基于嵌合甲基转移酶的靶向抑制作用分别能够在HIV感染和潜伏感染的细胞模型上持续15天和40天以上 ， 说明嵌合甲基转移酶对HIV前病毒表达的抑制作用具有持久性 。 最后 ， 我们在T细胞模型中证明了这些嵌合甲基转移酶具有较好的安全性 。 这些结果支持了DNA甲基化与HIV基因沉默的相关性 ， 证明了宿主细胞与HIV“和平共处”策略的可能性 。 该研究不仅有助于病毒潜伏的表观遗传学机制研究 ， 而且从全新的角度提出了一个治愈艾滋病的方法 ， 同时也为靶向基因沉默提供了可能的工具 。
深挖机制：揭示HIV潜伏感染基因
目前 ， HIV潜伏分子机制及其功能性治愈策略仍在探索中 。 我们利用CRISPR/Cas9基因编辑技术大规模敲除基因 ， 在HIV潜伏感染的细胞模型和原代CD4+T细胞中筛选到了PEBP1 。 PEBP1（或称RKIP）是HIV潜伏感染的重要基因之一 ， 在病毒潜伏库的建立和维持中起着关键作用 。 随后 ， 我们发现 ， 绿茶提取物EGCG可以在原代CD4+T细胞中诱导PEBP1高表达 ， 并证实EGCG可以通过诱导PEBP1的表达而抑制HIV的感染和复制 。 上述结果提示 ， PEBP1的发现为HIV潜伏感染与复制机制的研究提供了新的方向 。 同时 ， 该研究也为艾滋病功能性治愈提供了潜在的药物干预靶点 ， 而EGCG或有可能成为干预艾滋病病毒深度潜伏的候选药物 。 相关研究成果发表在《欧洲分子生物学组织报道》（EMBO Reports）杂志上 。
朱豫琪 ， 复旦大学生命科学学院艾滋病基因治疗研究室博士研究生 ， 曾获硕士生优秀学业奖学金 。
潘晗雨 ， 复旦大学生命科学学院艾滋病基因治疗研究室博士研究生 ， 曾获硕士生国家奖学金、博士生优秀学业奖学金 。
朱焕章 ， 复旦大学遗传工程国家重点实验室教授 ， 博士生导师 ， 基因技术教育部工程研究中心副主任 ， “传染病防治”国家重大专项评审专家 ， 国家科技奖评审专家 ， 先后主持包括“新药创制”“传染病防治”国家重大专项及中美合作项目在内的国家级课题20余项 ， 发表学术文章50余篇 ， 授权中国发明专利20项及美国专利1项 。
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