Cell Research (2020) 30:189–190; https://doi.org/10.1038/s41422-020-0290-0

Tuan M. Nguyen1

, Yang Zhang1 and Pier Paolo Pandolfi1,2

1Cancer Research Institute, Beth Israel Deaconess Medical Center,

Harvard Medical School, Boston, MA 02115, USA and 2MBC,

Department of Molecular Biotechnology and Health Sciences,

University of Torino, Torino, TO 10126, Italy

These authors contributed equally: Tuan M. Nguyen, Yang Zhang

Correspondence: Pier Paolo Pandolfi

(pierpaolo.pandolfiderinaldis@unito.it)

Орчуулсан: АУ-ны магистр Б.Өлзийсайхан, ЭША, Анагаах ухааны хүрээлэн

Хянасан: АУ-ны доктор Л.Тулгаа, ЭНБД, Анагаах ухааны хүрээлэн

Шинэ корона вирүс 2019-nCoV (ICTV-ийн Coronaviridae судалгааны багийнхан 2020 оны 2 сарын 12-ны өдөр SARS-CoV-2 гэж нэрлэсэн) нь хүнд хэлбэрийн амьсгалын замын өвчин үүсгэдэг бөгөөд дэлхий даяар хурдан тархаж байна. 2020 оны 2-р сарын 14-ний байдлаар 64000 гаруй хүн энэхүү вирүсийн халдвар авсан нь батлагдсан ба үүний 1384 хүн нас бараад байна. Одоогийн вирүсийн эсрэг эмүүд 2019-nCov (SARS-CoV-2)-д хязгаарлагдмал нөлөө үзүүлдэг тул үхлийн аюултай өвчнийг үр дүнтэй эмчлэх яаралтай хэрэгцээ байгааг харуулж байна.

Өмнө нь Эбола өвчний эмчилгээнд амжилттай үр нөлөө үзүүлээгүй Gilead-ийн NUC (нуклеозид) дарангуйлагч нь АНУ-ын Вашингтон хотод 2019-nCov (SARS-CoV-2)-ээр өвчилсөн өвчтөнд эерэг нөлөө үзүүлсэн байж болох талтай байна. Гэвч энэ эм нь вирүсийн янз бүрийн хувилбараар (variant) халдварлагдсан бусад өвчтөнд үр дүнтэй байх эсэх нь тодорхойгүй хэвээр байна.

Бид Хятад, АНУ болон Австралийн 19 өвчтөний 2019-nCov (SARS-CoV-2)-ийн РНХ геномыг шинжлэн энэхүү вирүс нь дарааллаараа (sequence) ялгаатай байгааг тогтоосон (Зураг 1a). Эдгээр ялгаа нь ихэвчлэн дан нуклеотидын хэлбэлзэл юм.

Зураг 1b-д 2019-nCov (SARS-CoV-2)-ийн 62, 84 амин хүчлүүдийн ORF8-ийн дан нуклеотидын өөрчлөлтийг жишээ болгон харуулав.

Өвчтөнөөс авсан дээжээс харахад 2019-nCov (SARS-CoV-2) нь вирүсийн эсрэг эмээс зугатах боломжтой шинэ мутацийг идэвхтэй олж авч байна. Энэ нь ердийн эм, вакциныг боловсруулахад хүндхэн сорилт болж байна. Энэ нь мөн SARS эсвэл MERS зэрэг үхлийн аюултай бусад РНХ вирүсийн эмчилгээнд тулгарч буй нийтлэг асуудал болсоор байна.

Манай баг лабораторид вирүсийн РНХ-д чиглэсэн уян хатан, үр дүнтэй аргыг CRISPR/Cas13d технологийг ашиглан (туршиж байгаа) хэрэгжүүлсэн ба бид энэ системийг 2019-nCov (SARS-CoV-2) РНХ-ийн геномыг тусгайлан устган, вирүсийн РНХ дахин боловсрох чадварыг нь хязгаарладаг гэж таамаглаж байна.

Вирүсийн үйл ажиллагааг тасалдуулахын тулд, бид вирүсийн репликаза-транскриптаза (ORF1ab) ба spike (S)-ийг төлөөлдөг ORF1ab ба S зэрэг чиглүүлэгч (guide) РНХ (gRNA) ашиглаж байна.

ХДХВ-ийн урвуу транскриптаза дарангуйлагчтай ижил төстэй химийн бүтэцтэй Gilead-ийн NUC (нуклеозид)-ийн дарангуйлагч ремдезивир нь одоогоор 2019-nCov (SARS-CoV-2) вирүсийн эсрэг эмчилгээ байж болох ч одоогоор эмнэлзүйн туршилтын үедээ явж байна. Мөн үүнтэй зэрэгцэн ХДХВ, SARS-CoV-ийн spike гликопротейн руу чиглэсэн эмийн бодисын I үе шатны туршилт явагдаад байна.

CRISPR/Cas13d нь РНХ-д чиглэсэн, РНХ-г чиглүүлдэг CRISPR систем юм.

2019-nCov (SARS-CoV-2) РНХ-ийн геномыг задлахын тулд вирүсийн РНХ-ийн геномийг тусгайлан нэмэлт байдлаар агуулсан Cas13d уураг ба чиглүүлэгч (guide) РНХ агуулсан тусгаарлагч (spacer) дарааллыг ашигладаг.

Чиглүүлэгч (guide) РНХ-ийн загварыг бүтээх боломжийг олгох уян хатан байдал нь CRISPR/Cas13d системийн нэг давуу тал бөгөөд Cas13d-ийн задралын үйл ажиллагааг чиглүүлж буй РНХ нь тодорхой зэргэлдээ дарааллуудын (ДНХ-засварлагч NGG, Cas9 ) байдлаас хамаардаггүй.

Системийн энэхүү өвөрмөц онцлог нь уламжлалт эмээс зугтаж гарч болзошгүй вирүсийн янз бүрийн хувилбаруудыг бай болгон чиглүүлэгч (guide) РНХ-ийг хурдан нийлэгжүүлэх юм.

Бид нийтдээ 10,333 чиглүүлэгч (guide) РНХ-ийг хүний транскриптод нөлөөлөл үзүүлэхгүй байхаар 2019-nCov (SARS-CoV-2) вирүсийн РНХ геномын 10 пептидээр кодлосон бүсэд тусгайлан чиглүүлэх зорилгоор боловсруулсан болно (Зураг 1d).

Аюулгүй байдлын үүднээс, адено-холбоотой вирүс (AAV) нь Cas13d эффекторийг 2019-nCov (SARS-CoV-2) вирүсийн халдвар авсан өвчтөнүүдэд хүргэх хэрэгсэл болдог байна. Cas13d эффекторийн багахан хэмжээ нь чиглүүлэгч (guide) РНХ цуваа бүхий AAV-ийг бүхэлд нь хүргэхэд тохиромжтой болгодог (Зураг 1e).

2019-nCov (SARS-CoV-2) вирүсийн өөр өөр пептидээр кодлогдсон хэсгийг чиглүүлдэг 3 хүртэлх чиглүүлэгч (guide) РНХ-үүд, РНХ-ийн геномыг AAV вектороор нэг багцад оруулж болно (Зураг 1e), энэ нь CRISPR/Cas13d системийн вирүсийн эсрэг үйлчлэлийг улам илүү үр ашигтай болгодог тухайлбал, вирүсийг устгах эсвэл вирүс эмчилгээнд дасал үүсэхээс урьдчилан сэргийлэх ач холбогдолтой юм. Cas13d-ийн илрэл нь халдвар авсан эд эрхтэнд хүрч эмчлэхийн тулд эд эсийн тусгай өдөөгчөөр дамжуулагдаж болно.

Үүнээс гадна, уушги нь 2019-nCov (SARS-CoV-2) вирүсээр халдварлагддаг хүний биеийн гол эрхтэн бөгөөд AAV вирүс нь уушгийг халдварлуулдаг өвөрмөц шинж чанартай бүхий серотиптэй байдаг. Иймээс энэхүү шинж чанарыг нь ашиглан CRISPR системийг 2019-nCov (SARS-CoV-2) вирүсийн эмчилгээнд ашиглах бүрэн боломжтой гэж үзэж байна.

Мөн үүнтэй төстэй стратегийг бусад төрлийн РНХ агуулсан вирүсүүдэд хэрэглэх боломжтой.

Ерөнхийдөө, бид CRISPR\/Cas13d системийг РНХ вирүсийн халдварыг эмчлэх, урьдчилан сэргийлэх уян хатан, хурдан шуурхай, шууд болон шинэлэг арга гэж санал болгож байна.

Өвчтөнд эмчилгээний зориулалтаар ашиглахаас өмнө, 2019-nCov (SARS-CoV-2) вирүс болон бусад амьтдын загварт байгаа вирүсийг устгахад энэхүү системийн аюулгүй байдал, үр ашгийг тодорхойлох ирээдүйн судалгаа шинжилгээг хийх шаардлагатай байна.

Хэрэв CRISPR систем үр дүнтэй болох нь нотлогдвол энэхүү эмчилгээний арга нь дэлхий дахины хүн амын амь насанд аюултай вирүсийн эсрэг тэмцэх, вирүсийн эсрэг эсэргүүцлийг хурдан бий болгох боломжийг олгоно гэж үзэж байна.

Зураг 1. Янз бүрийн улс орны халдвар авсан өвчтөнүүдийн 2019-nCov (SARS-CoV-2) вирүсийн хоорондох геномын өөрчлөлтийн шинжилгээ ба 2019-nCov (SARS-CoV-2) вирүсийн халдварыг эмчлэх уян хатан CRISPR/Cas13d стратегийг харуулав.

a, b. Хятад, АНУ, болон Австралийн 19 халдвар авсан өвчтөнөөс авсан боломжит бүрэн 2019-nCov (SARS-CoV-2) вирүсийн РНХ геномын дарааллын шинжилгээ. 2019-nCov (SARS-CoV-2) полипептидийн ORF8 хэсгийг вирүсийн гарал үүслийн зураглал (a) болон пептидийн дарааллын эгнээгээр (b) хуваан, янз бүрийн өвчтөнүүдийн 2019-nCov (SARS-CoV-2) вирүс хоорондох дарааллын өөрчлөлтийг харуулав.

Дарааллыг GenBank-аас гаргаж аваад MUSCLE алгориттай уялдуулж, Jalview-ээр дүрслэн харуулав. (b) дэх улаан сумнууд нь хувилбаруудын (variant) хэсгийг зааж байна. 19 өвчтөний газарзүйн байршил ба GenBank-ийн бүртгэлийг харуулав.

(c) 2019-nCov (SARS-CoV-2) вирүсийн РНХ геномийн Cas13d задрах загвар.

(d) Хүний геномд нөлөөлөхгүйгээр 2019-nCov (SARS-CoV-2) вирүсийн РНХ-ийн геномыг пептидээр кодчилсон хэсэг тус бүрийг салгах зориулалттай чиглүүлэгч (guide) РНХ-ийн тоо.

22 nt тусгаарлагч (spacer) дарааллыг агуулсан бүх боломжит чиглүүлэгч (guide) РНХ (gRNA)-ийг 2019-nCov (SARS-CoV-2) РНХ геномоор Bowtie-ийн хамт хүний геномд харуулав. Хүний геномыг танихгүйгээр 2019-nCov (SARS-CoV-2) РНХ-ийн геномд өвөрмөц байх, хүний геномтой ямар ч холбоогүй 2 хүртэлх РНХ-ийн зөрүүг тооцов.

(e) 2019-nCov (SARS-CoV-2) вирүсийн халдвартай өвчтөнүүдийг эмчлэхэд зориулагдсан Cas13d эффектор ба гурван чиглүүлэгч (guide) РНХ цувааг агуулсан AAV загварын схем. ITR-ийн урвуу терминалын давтамж. 

Эх сурвалж : https://www.nature.com/articles/s41422-020-0290-0

Ном зүй:

1. Huang, C. et al. Lancet https://doi.org/10.1016/S0140-6736(20)30183-5 (2020).
2. Perlman, S. N. Engl. J. Med. https://doi.org/10.1056/NEJMe2001126 (2020).
3. Lau, S. K. et al. J. Virol. 89, 10532–10547 (2015).
4. Li, G. & De Clercq, E. Nat. Rev. Drug Discov. https://doi.org/10.1038/d41573-020-

00016-0 (2020).

5. Konermann, S. et al. Cell 173, 665–676 (2018)