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3年前一篇論文,誕生了一家新型抗病毒公司,用Cas13切碎病毒基因組

撰文丨王聰

編輯丨王多魚


HIV病毒、流感病毒、冠狀病毒、呼吸道合胞病毒、寨卡病毒、埃博拉病毒等等,這些世界上最緻命或最常見的人類病毒都是 RNA 病毒。然而,這些緻命 RNA 病毒大多沒有 FDA 批準的療法或疫苗。
而且,這些 RNA 病毒隻有極少部分具有可以被 CRISPR-Cas9 靶向的 DNA 中間體,因此,強大的 Cas9 也難以發揮作用。
2022年9月15日,緻力于為這些緻命RNA 病毒開發新療法的公司Carver Biosciences宣布完成了由 Khosla Ventures 領頭的種子輪融資。
Carver 公司開發了一種基于CRISPR-Cas13的可編程平台技術,為治療多種病毒感染提供通用解決方案。此輪融資将用于在公司位于波士頓的實驗室和合作 CRO 公司開展細胞和疾病模型中的 Cas13 初步概念驗證實驗。


Carver公司的創始人Cameron Myhrvold博士是普林斯頓大學助理教授,他從2016年起就一直緻力通過 Cas13 研究 RNA 病毒。該公司證實基于他在2019年發表于Molecular Cell的一篇論文【3】。他認為,Cas13 為靶向 RNA 開辟了一個全新的世界,就像 Cas9 靶向 DNA 那樣。絕大多數病毒感染沒有 FDA 批準的療法或疫苗,對于使用 Cas13 來治療病毒感染充滿信心。

Cameron Myhrvold

衆所周知,CRISPR-Cas 系統是細菌和古菌特有的免疫系統,用來抵抗外源病毒或質粒的侵害。
2013年2月,張鋒團隊率先将 CRISPR-Cas9 系統應用于哺乳動物和人類細胞的基因編輯。
2016年8月,張鋒團隊在 Science 期刊發表論文【1】,首次發現并證實 CRISPR-Cas13 系統可以結合并“切碎”RNA,而不切割 DNA,這項研究不僅拓寬了我們對 CRISPR-Cas 系統的理解,還表明了 Cas13 可用于開發新的 RNA 靶向工具。在此基礎上,張鋒團隊開發了基于 Cas13 的病毒檢測系統——SHERLOCK
2018年4月,Cameron Myhrvold、Pardis Sabeti等人在Science發表論文【2】,表明基于 Cas13 的 SHERLOCK 系統可以檢測患者樣本中的寨卡病毒和登革熱病毒,可作為一種高靈敏性、高特異性,且可快速現場部署的病毒診斷工具。


2019年10月,Cameron MyhrvoldPardis Sabeti等人在Molecular Cell期刊發表了題為:ProgrammableInhibition and Detection of RNA Viruses Using Cas13的研究論文【3】


該研究将 Cas13 的抗病毒活性與其診斷能力結合起來,建立了一個強大和快速可編程的診斷和抗病毒系統——CARVER,可檢測和消滅人類細胞中的 RNA 病毒,将來可能用于診斷和治療病毒感染(包括由新興病毒引起的感染)

CARVERCas13-assistedrestriction ofviralexpression andreadout,同時,CARVER 也有雕刻師的意思。
這項研究是首次利用 Cas13 在人類細胞中進行抗病毒研究。2021年,Cameron Myhrvold博士基于這項研究成果創立了抗病毒生物技術公司——Carver Biosciences
在這篇論文中,為了探索新的抗病毒策略,研究團隊将重點放在了 Cas13 上,Cas13 可被編程來靶向 RNA 的特定序列,幾乎沒有限制,并且相對容易進入細胞,而且,Cas13 已被張鋒團隊在哺乳動物細胞中進行了充分的研究。
研究團隊首先篩選了一系列 RNA 病毒,然後尋找 Cas13 可以有效靶向的病毒 RNA 序列。他們主要尋找的是那些既不易突變,又最有可能在被切斷後導緻病毒失效的片段。最終通過計算确定了數百個病毒物種中的數千個位點,這些位點可作為 Cas13 的有效靶标。
研究團隊測試了 Cas13 在分别感染了三種不同 RNA 病毒的人類細胞中的活性:淋巴細胞性脈絡叢腦膜炎病毒(LCMV)、甲型流感病毒(IAV)和疱疹性口炎病毒(VSV)。将 Cas13 基因片段和工程化的引導 RNA(gRNA)導入細胞,24小時後,将細胞暴露在病毒中。再過24小時後,Cas13 使細胞培養中的病毒 RNA 水平降低了到了原來的不足四十分之一。


研究團隊進一步研究了 Cas13 對病毒感染性的影響,數據顯示,在病毒暴露8小時後, Cas13 将流感病毒的傳染性降低到了原來的不足三百分之一。
現階段,Carver 公司正在 利用 Cas13 在 RNA 水平上靶向感染呼吸道的病毒 (例如流感病毒冠狀病毒等)。目标是消滅這些病毒,阻止它們在人體内的複制,Carver 公司開發的抗病毒療法可以與疫苗接種或抗病毒抑制劑協同治療,以阻止病毒感染的進展。

Carver 公司的模塊化抗病毒系統,由三部分組成——遞送系統Cas13向導RNA,遞送系統為脂質納米顆粒或聚合物納米顆粒,Cas13 用來降解病毒 RNA,向導RNA 負責識别和靶向病毒的 RNA 特定序列。


參考資料

1./doi/10.1126/science.aaf5573

2./doi/10.1126/science.aas8836

3./10.1016/j.molcel.2019.09.013

4.o/

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