تغییرات ژنتیکی که منجر به یک اختلال نادر و کشنده به نام MOGS-CDG می شود، به طور متناقض از سلول ها در برابر عفونت توسط ویروس ها محافظت می کند. دانشمندان دانشکده پزشکی لوئیس کاتز در دانشگاه تمپل از این توانایی محافظتی غیرمعمول در یک استراتژی جدید ویرایش ژن استفاده کرده اند که برای از بین بردن عفونت HIV-1 طراحی شده است بدون اینکه اثرات نامطلوبی بر مرگ و میر سلولی داشته باشد.
رویکرد جدید مبتنی بر ترکیبی از دو ساختار ویرایش‌کننده ژن است، یکی که DNA HIV-1 را هدف قرار می‌دهد و دیگری ژنی به نام MOGS را هدف قرار می‌دهد – نقص‌هایی که باعث ایجاد MOGS-CDG می‌شوند. محققان معبد نشان دادند که در سلول‌های افراد آلوده به HIV-1 (افراد مبتلا به HIV-1؛ PWH)، ایجاد اختلال در DNA ویروس و در عین حال تغییر عمدی MOGS مانع از تولید ذرات عفونی HIV-1 می‌شود.
این تیم پیشنهاد می کند که کشف آنها راه های جدیدی را برای توسعه درمانی برای HIV/AIDS باز می کند. محققین اصلی کامل خلیلی، دکترا، رافال کمینسکی، دکترا، و تیم آنها نتایج خود را در درمان مولکولی – اسیدهای نوکلئیکدر مقاله ای با عنوان “تولید خود محدود کننده استراتژیک ذرات HIV عفونی توسط CRISPR در سلول های مجاز”، که در آن محققان نتیجه گرفتند، “یافته های ما توسعه یک استراتژی درمانی ترکیبی مبتنی بر ویرایش ژن را برای کاهش HIV- ارائه می دهد. 1 پس از قطع درمان ضد رتروویروسی (ART) و حذف آن گسترش می یابد. خلیلی پروفسور لورا اچ. کارنل و رئیس گروه میکروبیولوژی، ایمونولوژی و التهاب، مدیر مرکز نوروویروسولوژی و ویرایش ژن، و مدیر مرکز جامع نوروایدز در دانشکده پزشکی لوئیس کاتز است. کامیسکی استادیار مرکز نوروویروسولوژی و ویرایش ژن در دانشکده پزشکی لوئیس کاتز است.
عملکرد مناسب MOGS برای گلیکوزیلاسیون ضروری است، فرآیندی که طی آن برخی از پروتئین های سلولی سنتز شده در بدن اصلاح می شوند تا آنها را پایدار و کاربردی کنند. با این حال، گلیکوزیلاسیون توسط انواع خاصی از ویروس های عفونی اعمال می شود. به طور خاص، ویروس هایی مانند HIV، آنفولانزا، SARS-CoV-2 و هپاتیت C، که توسط یک پوشش ویروسی احاطه شده اند، برای ورود به سلول های میزبان به پروتئین های گلیکوزیله متکی هستند. نویسندگان نوشتند: «گلیکوزیلاسیون پس از ترجمه پروتئین پوششی HIV-1 که شامل بریدن پیش‌ساز گلیکان توسط مانوسیل الیگوساکارید گلوکوزیداز (MOGS) است، برای مورفوژنز ویریون‌ها و ورود ویروس بسیار مهم است.
با این حال، ارزیابی بالینی مهارکننده‌های گلوکوزیداز در برابر HIV نشان داد که درمان منجر به عوارض جانبی می‌شود. تیم تحقیقاتی خاطرنشان کرد: «کاربرد جهانی مهارکننده‌های دارویی عوارض جانبی غیرمنتظره و در عین حال قابل‌توجهی از جمله ناراحتی بین روده‌ای و اسهال اسمزی را نشان داد که تا حدی به دلیل کاربرد گسترده این ترکیب است که گلوکوزیدازهای میزبان را به‌طور غیر اختصاصی سرکوب می‌کند. با این وجود، آنها اشاره کردند که استفاده از این مکانیسم برای سرکوب ورود ویروس به میزبان “یک استراتژی قدرتمند برای درمان ضد ویروسی” تلقی می‌شود که نیازمند رویکرد خاص تری برای سرکوب MOGS در سلول‌های آلوده است.
خلیلی، کامینسکی و تیمشان برای مطالعه جدید خود، رویکردی ژنتیکی را طراحی کردند تا منحصراً CRISPR را برای جلوگیری از بیان ژن MOGS از طریق ویرایش DNA در سلول‌های ایمنی که دارای قابلیت همانندسازی و HIV-1 پنهان هستند، روشن کنند. انتظار می رود رویکرد جدید آنها از هرگونه تأثیری بر سلامت سلول های غیر عفونی که عملکرد طبیعی ژن MOGS را حفظ می کنند، جلوگیری کند. آنها دریافتند که تحریک دستگاه در سلول های آلوده به HIV-1 ساختار گلیکان پروتئین پوششی HIV-1 را مختل می کند و به تولید ذرات ویروس غیر عفونی منجر می شود.
نویسندگان بیشتر توضیح دادند: «ما یک مسیر عملکردی ایجاد کردیم که به موجب آن فعال‌سازی ویروس خاموش و تولید پروتئین ویروسی، Tat، دستگاه ویرایش ژن CRISPR را تحریک می‌کند که به سلول‌ها تحویل داده می‌شود. هدف این استراتژی ویرایش ژن MOGS است و برای اختلال در پیکربندی گلیکان پروتئین پوشش HIV-1 طراحی شده است که در نهایت منجر به تولید ویریون های غیر عفونی می شود.
آنها ادامه دادند، “… منطقی است که پیش بینی کنیم، در یک محیط بالینی، پس از فعال شدن مجدد DNA پروویروسی نهفته توسط عوامل معکوس کننده تاخیر (LRAs) و بیان Tat، زمانی که درمان ART قطع شود، نتیجه کلی خواهد بود. ظهور ویروس غیر عفونی بدون توانایی انتشار پس از برگشت از مخزن. در واقع، درمان ترکیبی با CRISPR که برای بریدن بخشی از DNA پروویروسی طراحی شده است، اما هیچ تأثیری بر تولید Tat ندارد، به از بین بردن ذرات ویروسی غیرعفونی کمک می کند.
خلیلی، محقق ارشد گفت: «این رویکرد از نظر مفهومی بسیار جالب است. با کاهش توانایی ویروس برای ورود به سلول ها، که نیاز به گلیکوزیلاسیون دارد، MOGS ممکن است هدف دیگری را علاوه بر DNA ویروسی یکپارچه برای توسعه نسل بعدی فناوری ویرایش ژن CRISPR برای حذف HIV ارائه دهد.
کامینسکی و خلیلی با Tricia H. Burdo، دکترا، استاد و معاون در گروه میکروبیولوژی، ایمونولوژی و التهاب و مرکز نوروویروس‌شناسی و ویرایش ژن در تمپل و متخصص در استفاده از مدل‌های پستانداران غیرانسانی کار کرده‌اند. برای HIV-1، برای ارزیابی بیشتر کارایی و ایمنی استراتژی CRISPR-MOGS در مطالعات پیش بالینی.
در کار قبلی، تیم نشان داد که فناوری مبتنی بر CRISPR می‌تواند با موفقیت DNA ویروسی را از سلول‌های پستانداران غیرانسانی آلوده حذف کند. نویسندگان همچنین پیشنهاد کردند که رویکرد آنها می تواند منجر به درمان افراد مبتلا به HIV شود. ما یک طرح اثبات اصل از یک استراتژی جدید و ایمن را پیشنهاد می کنیم که با قطع ART برای کنترل ویرمی و سپس درمان با LRAs برای تحریک بیان CRISPR که برای از بین بردن HIV-1 و غیرفعال سازی طراحی شده است، شروع می شود. از MOGS … همچنین ممکن است چنین حدس بزنیم که ظاهر ذرات ویروسی غیرفعال و غیرعفونی ممکن است سیستم ایمنی را تحریک کند تا بر ویروس عفونی باقی مانده که ممکن است از حذف توسط CRISPR-HIV فرار کند، غلبه کند. بنابراین، نتیجه ممکن است در نهایت منجر به حذف دائمی HIV-1 در PWH شود و آنها را از عفونت مجدد محافظت کند.