用CRISPR技术杀死新冠病毒？

《细胞》以“提前公开”的形式在线发表了尚未排版的论文全文，以便读者尽快看到这项研究的具体内容，

基因魔剪露锋芒

近年来，CRISPR基因编辑无疑是最引人关注的前沿技术之一。对于一些无药可医的遗传疾病，它开启了全新的治疗方向。而随着新冠病毒疫情突然爆发，CRISPR在传染病领域的应用也迅速引起了很多人的兴趣。基于其精确靶向核酸序列的能力，已经有几支科研团队开发了快速检测新冠病毒的技术。

药明康德内容团队制图

亓磊教授是开发CRISPR工具的一名先驱，他合作领衔的这支研究团队设想开发一种新工具，利用CRISPR瞄准新冠病毒进行攻击，找到病毒基因组并将其摧毁。

从原理上讲，和所有CRISPR系统一样，这套系统由两部分组成：一种酶和一条给酶指路的向导RNA。这里用到的酶是Cas13d，当向导RNA锁定到新冠病毒基因组的特定片段，这把基因魔剪就开始切碎病毒RNA。

扫除病毒的“吃豆人”

亓磊教授把这项抗病毒工具命名为PAC-MAN，与电子游戏“吃豆人”同名，全称是“ProphylacticAntiviral CRISPR in huMAN cells”。

“我喜欢这个电子游戏，”亓磊教授解释说，“吃豆人吃豆子的同时被小鬼追。当它吃到特殊的能量豆——在我们这里就是CRISPR Cas13的设计，突然它就变得很强大，可以反过来把小鬼吃掉，清除整个战场。”

不过，“能量豆”的设计有很大的挑战。新冠病毒的基因组RNA长约30000个核苷酸，而向导RNA只能靶向所要切割的22个核苷酸的区域。因此，为了找到最佳的攻击点，研究人员进行了大量的生物信息学计算和实验。

▲PAC-MAN靶向新冠病毒基因组和基因组产物进行干扰的示意图**（图片来源：**参考资料[1]）

在对47株新冠病毒的基因组序列进行分析后，研究人员选出了2个高度保守的区域作为攻击目标，一是RNA依赖的RNA聚合酶（RdRP）基因所在的区域，一是编码核衣壳蛋白（nucleocapsid，N）的区域，这两个蛋白质对于新冠病毒的复制和功能必不可缺。因此，PAC-MAN可以同时起到两种作用，“一是减少人体细胞内病毒基因组的浓度，二是阻止病毒蛋白的生产。”亓磊教授说。

把冠状病毒一网打尽？

研究作者在论文中表示，目前看来新冠病毒主要影响呼吸道，因此他们以人的肺上皮细胞进行实验，初步检验了PAC-MAN的可行性。

在这项实验中，作者强调由于条件所限，他们无法用活的新冠病毒对人体细胞进行感染，目前只用化学合成的病毒RNA片段进行了测试。“使用冠状病毒片段的实验结果表明，我们可以靶向某些关键区域进行干扰。”第一作者、博士生Tim Abbott介绍。

作为概念验证，研究团队在另一组实验中，用另一种影响呼吸道的RNA病毒，流感病毒H1N1，感染肺上皮细胞。并且，针对流感病毒关键蛋白设计的向导RNA，让PAC-MAN有效抑制了流感病毒在人体细胞中的复制。

研究作者指出，根据生物信息学的分析，筛选出的6条向导RNA，将可以靶向90%已知序列冠状病毒。因此PAC-MAN可以作为一种有潜力的抗病毒方法，抑制包括新冠病毒在内的多种病毒。

总结

不过，研究作者强调，尽管CRISPR技术显示了巨大的潜力，这项新工具“在可以用于临床之前，还需要克服诸多障碍”。

基因编辑领域的另一位华人科学家张锋教授，日前在药明康德举办的COVID-19论坛上也曾谈到CRISPR技术在治疗新冠病毒上的应用。张锋教授指出，用CRISPR技术进行治疗，**递送是**一个挑战，也就是怎么把酶、向导RNA有效且安全地送到正确的细胞里。

在这项研究中，亓磊教授同样强调，要将这种方法应用于临床，找到合适的递送方式是最大的挑战，尽管有一些潜在的选项。他在一项采访中表示，也许已经有人找到了解决这个问题的办法，“这是我们如此迅速地发表论文的原因之一”。

新的CRISPR技术是否可以发挥更大的抗病毒作用，我们拭目以待。