武陵观察网 科技 在细胞里“编程”,中国科学家历时8年人工合成抗病毒系统

在细胞里“编程”,中国科学家历时8年人工合成抗病毒系统

8年前,2014年,王义丹在华东师范大学入学。她在细胞里“编程”。

但既然人体本来就有抗病毒免疫系统,为什么还要人工合成一个?

ALICEsen系统的原理设计图(a),以及该系统对新冠病毒(SARS-CoV-2)等13种病毒的反应(b)。

加强版、多重抗病毒系统:闭环更智能

叶海峰表示,这样的抗病毒系统是闭环的,自反馈和自调控,更加“自动、智能”。

示意图:研究团队用“后羿射日”的典故比拟ALICE系统的作用原理,装载ALICE基因线路的底盘细胞被比作后羿,弓箭是不同类别的抗病毒功能蛋白。后羿精准操控弓箭,击碎病毒。

论文显示,ALICE系统含有多重抗病毒的功能模块:人源的抗病毒细胞因子干扰素IFN-α和IFN-β的基因、来自细菌的可降解病毒核酸的Cas9蛋白的基因、以及人源的分泌型中和抗体的基因。

由腺相关病毒(AAV)载体递送ALICE系统至疱疹性角膜炎(HSK)小鼠模型的眼角膜实验结果显示,实验小鼠角膜、三叉神经节以及大脑中的病毒载量得到抑制;并且面对病毒的迭代感染,也能发挥良好的抗病毒效果。

投稿两年:测试了13种病毒,包括新冠病毒

细胞实验显示,ALICE系统可识别新冠病毒,并降低其拷贝数。

论文显示,新冠病毒也能激活ALICE系统。HEK-293T细胞实验结果显示,与对照组相比,转染了含中和抗体REGN10989和REGN10987的ALICE系统的细胞中,其新冠病毒的载量低了70.3%(±4.3%)。未来可以用最新发现的中和抗体来升级ALICE系统。

他表示,在临床应用的概念设计中,以抗新冠为例,因为新冠病毒主要还是感染呼吸道,通过基因治疗的方法,把爱丽丝系统喷入鼻腔,从而进入其表皮细胞。当呼吸到新冠病毒时,鼻腔表皮细胞中的爱丽丝系统被激活,快速输出中和抗体,阻止新冠病毒后续的进一步感染。

著名病毒学家、华东师范大学校友、杜克-新加坡国立大学医学院教授、美国微生物科学院院士、澳大利亚技术科学与工程院院士王林发。华东师范大学生命科学学院 提供

叶海峰表示,“原本我们只想着用Cas9核酸酶把病毒的核酸降解掉,王林发老师就给我们一个建议,说你可以试试中和抗体,快速表达一个蛋白,直接中和也更好。后面我们又做了既输出Cas9,又输出中和抗体,然后后面我们还又做了输出干扰素的,思路就打开了。”

华东师范大学叶海峰研究员

王义丹认为,ALICE系统目前最接近临床应用的,可能是针对HSV-1病毒导致的疱疹性角膜炎。因为疱疹病毒会潜伏感染,目前常规的病毒药物难以彻底清除病毒,但如果把ALICE系统制成滴眼液,滴在眼角膜上,可以实现抗病毒的“潜伏”部署。

叶海峰表示,核心要义是人工设计,通过设计,人工构建基因线路、基因开关、生物传感器,最终达成目标。

未来还敢迎接这样的挑战吗?

王义丹说,“我觉得肯定没问题,一方面坚持自己喜欢的课题,另外其他有实际应用价值的课题也要做。”

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