利用锌指蛋白改造艾滋病病毒整合酶清除病毒潜伏库的研究

Acquired Immune Deficiency Syndrom (AIDS), caused by Human Immunodeficiency Virus (HIV) remains a threat to global health. HIV integrates its genome into host genome(provirus) of infected cells. Either the virus becomes active and replicates, or it becomes latent and the infected cell becomes reservoir. The latent reservoir has an extremely long half-life, necessitating lifelong treatment. Without eradicating this reservoir, the infected individual cannot be cured. Elimination of the latently infected cells in HIV-1 infection has therefore become a major goal of HIV research. The current strategies are hard to achieve eradication. In this project, we will create a new lentiviral vector—HTV (HIV Terminator Virus) which contain engineered HIV integrase by fusing it with zinc finger protein, thus HTV can specifically integrate into the conserved region of HIV provirus, resulting in the failure of HIV replication by interrupting the gene sequences, to accomplish elimination of HIV. We will select the most effective and safe HTV using both cell line and human primary cells. This project may provide promise for curing HIV infection.

由人类免疫缺陷病毒(HIV)感染引起的艾滋病目前仍然是严重危害人类公共卫生安全的传染病。HIV能将基因组整合入宿主染色体形成潜伏库。病毒潜伏库的长期存在是导致艾滋病难以治愈的主要原因。目前国内外尚没有理想的潜伏库清除技术。本课题拟通过分子生物学和基因工程技术改造HIV慢病毒载体使其：1 表达HIV包膜蛋白而具备相同感染模式，从而识别潜在的潜伏库细胞；2. 在慢病毒载体整合酶上融合具有特异性序列识别能力的锌指蛋白，使之识别潜伏库中HIV基因组保守序列，整合入外源基因而打断HIV基因组使其失去复制能力，以在基因组水平清除潜伏库。这种改造后的慢病毒载体称为HIV终结者病毒(HIV Terminator Virus，HTV)。我们将用细胞系、原代细胞模型筛选清除潜伏库效率最高的HTV并评估其安全性。本课题的开展将可能为HIV治愈提供新的技术手段。

HIV病毒潜伏库的长期存在是导致艾滋病难以治愈的主要原因。目前国内外尚没有理想的潜伏库清除技术。我们在申请书中提出通过分子生物学和基因工程技术改造HIV慢病毒载体使其：1:表达HIV包膜蛋白而具备相同感染模式，从而识别潜在的潜伏库细胞；2:在慢病毒载体整合酶上融合具有特异性序列识别能力的锌指蛋白，使之识别潜伏库中HIV保守序列，特异性整合入外源基因而打断HIV基因组使之失去复制能力，以在基因组水平清除潜伏库的科学假设。. 我们在本项目的资助下，在HIV基因组中筛选出3条高度保守，锌指蛋白预测分值高且在人类基因组同源性低的序列，设计对应的锌指蛋白，将其与慢病毒载体整合酶融合表达，构建了三种HTV病毒（HTV-52-1、HTV-68、HTV-124）。用三种HTV病毒处理T细胞发现虽然T细胞增殖、细胞因子分泌水平有所下降，凋亡比例有所提升，但与正常细胞T细胞相比无显著性差别。HTV整合效率约10%，存在一定程度的脱靶率（在10%整合率的情况下存在1%脱靶率）；三种HTV的特异性即灭活潜伏库水平与对照相比无显著性差异。因此仍需继续优化锌指蛋白序列及其与整合酶的融合方式，降低其脱靶率，提高特异性。. 通过本项目的实施，我们证实了基因技术可以通过锌指蛋白融合整合酶的方式改造HIV慢病毒载体，并且不会显著影响T细胞功能。但改造后的HIV慢病毒载体特异性灭活HIV潜伏库的功能不显著，还需进一步研究。