自2019年COVID-19疫情爆发以来，人类一直孜孜不倦地寻找预防及治疗方案，对开发有效治疗新型冠状病毒（SARS-CoV-2）的药物产生了巨大需求。除了传统小分子、中和抗体等药物，一些研究团队也在探索新兴技术在对抗冠状病毒方面的潜力。

7月25日，发表在Nature Chemical Biology上的一篇论文中，杜克大学医学院王前奔教授团队与俄亥俄州立大学刘善虑、董一洲教授团队合作，创新性地提出了利用封装CRISPR-Cas13d的化学工程纳米系统，特异性靶向肺蛋白酶 Cathepsin L (Ctsl)  mRNA，以阻断SARS-CoV-2感染的新方法。这也是首次发现CRISPR不仅有望预防，更可能治疗新冠感染。

来源：Nature Chemical Biology

SARS-CoV-2进入细胞需要特定的宿主蛋白酶，但目前尚无有效的宿主蛋白酶抑制剂用于预防和治疗SARS-CoV-2引发的疾病。全基因组CRISPR-Cas9宿主因子筛选发现，肺蛋白酶CTSL在SARS-CoV-2和许多其他冠状病毒（SARS-CoV-1、MERS-CoV）感染中发挥关键作用，能使病毒进入宿主细胞并增殖，所以应用CRISPR技术抑制Ctsl的功能，有望有效阻止冠状病毒感染。

在这项研究中，作者首先通过CRISPR–CasRx（一种来自黄瘤瘤菌XPD3002菌株的Cas13d RNA靶向酶）敲除Ctsl mRNA，发现CasRx介导的特异性Ctsl敲除在体外有效地抑制了多种冠状病毒株的感染。

接着，为了研究CasRx介导的Ctsl敲除是否可以在体内抑制SARS-CoV-2感染，研究者构建了一个可以将CasRx和pre-gCTSL递送到小鼠肺部的系统。结果显示，这个选择性肺靶向LNP-CasRx-pre-gCTSL系统可以安全、有效、特异性地降低肺CTSL的表达。

最后，针对该纳米系统的各项实验结果表明，此方法延长了感染SARS-CoV-2小鼠的存活率，这与降低肺病毒负担、降低促炎细胞因子/趋化因子的表达和肺间质炎症的严重程度有关。

另外，这种方法不仅可以预防感染，还显示出作为治疗药物的潜力。在感染冠状病毒疾病的动物中进行的实验表明，载有CRISPR/Cas13的纳米颗粒降低了患病动物肺部的病毒载量，并抑制了引发致命病情的免疫风暴。且与对照组相比，实验组动物具有更高的存活率。

选择性肺靶向的基于Cas13d纳米系统发挥作用的原理（来源：Nature Chemical Biology）

不过，虽然这种方法在预防冠状病毒疾病方面提供了新思路，但其预防效果只能维持数天，而不是像疫苗那样维持数月或数年。如果可以将递送系统开发为吸入剂而非静脉注射剂，则该药物可以在乘飞机旅行或大型聚会前后作为预防措施自行给药。

文章通讯作者王前奔教授说：“未来开发一种类似于哮喘治疗方案的吸入剂将会充满挑战。我们的研究是第一个证明CRISPR/Cas13有望用于治疗SARS-CoV-2感染的研究，这种纳米系统将来也可能很容易地应用于其他DNA病毒如乙型肝炎感染的治疗。”

参考资料：

[1]https://www.nature.com/articles/s41589-022-01094-4#Abs1

[2]https://medicalxpress.com/news/2022-07-crispr-technology-success-covid.html