通過相對較小的基因改變，佐治亞理工學院和埃默里大學的研究人員開發的一種新療法似乎可以阻止流感病毒和導致COVID-19的病毒的複制。最重要的是，這種治療方法可以通過霧化器送入肺部，使患者很容易在家中自行施用。

該療法基於CRISPR的一種類型，通常允許研究人員瞄準和編輯遺傳密碼的特定部分，以瞄準RNA分子。在這種情況下，該團隊使用mRNA技術為一種名為Cas13a的蛋白質編碼，該蛋白質可以破壞病毒用於在肺部細胞中復制的RNA遺傳密碼的一部分。它是由Wallace H. Coulter生物醫學工程系Philip Santangelo實驗室的研究人員開發的。

“在我們的藥物中，從一種病毒到另一種病毒，你唯一需要改變的是引導鏈–我們只需要改變RNA的一個序列。就是這樣，”Santangelo說。“我們進行了從流感到導致COVID-19的SARS-CoV-2病毒的試驗。它們是非常不同的病毒。而我們能夠非常非常迅速地做到這一點，只是改變了一個指南。”

導鍊是一個地圖，基本上告訴Cas13a蛋白在哪裡附著在病毒的RNA上並開始破壞它。與佐治亞大學、佐治亞州立大學和肯尼索州立大學的科學家合作，Santangelo的團隊測試了其方法對小鼠的流感和倉鼠的SARS-CoV-2。在這兩種情況下，患病動物都恢復了。

他們的結果報告在《自然生物技術》雜誌上。這是第一個研究表明mRNA可以用來表達Cas13a蛋白，並讓它直接在肺組織中工作，而不是在盤中的細胞中工作。這也是第一個證明Cas13a蛋白能有效阻止SARS-CoV-2的複制。

更重要的是，該團隊的方法有可能對上世紀流傳的99%的流感菌株起作用。它似乎也會對已經開始流傳的新的高傳染性冠狀病毒變種有效。

這種廣泛有效性的關鍵是研究人員瞄準的基因序列。“在流感中，我們攻擊的是聚合酶基因。那些是讓病毒製造更多RNA並進行複制的酶，”該研究的通訊作者Santangelo說。

在美國疾病控制和預防中心（CDC）的合作者的幫助下，他們查看了過去100年中流行的流感菌株的基因序列，發現幾乎所有的RNA區域都沒有變化。“我們去追尋這些，因為它們的保守性要好得多，”Santangelo說。“我們讓生物學決定了我們的目標會是什麼。”

同樣，在SARS-CoV-2中，研究人員迄今為止瞄準的序列在新變體中保持不變。Santangelo實驗室的研究科學家、論文的第二作者Daryll Vanover說，這種方法意味著治療方法是靈活的，可以隨著新病毒的出現而適應。

“當大流行出現時，社會和CDC首先要得到的東西之一就是基因序列。這是CDC和監控團隊要用來識別這是什麼病毒並開始追踪它的第一批工具之一，”Vanover說。“一旦CDC公佈了這些序列–這就是我們所需要的。我們可以立即在我們感興趣的區域進行篩選，以瞄準它並擊倒病毒。”

Vanover說，這可以在幾週內產生臨床試驗的主要候選者–這大約是他們掃描序列，設計其引導鏈並準備好在這項研究中進行測試所需的時間。

“這真的是相當的’即插即用’，”Santangelo說。“如果你說的是小的調整與大的調整，在時間上是一個很大的獎勵。而在流行病中–如果我們在流行病發生後一兩個月就有了疫苗，想想現在的情況會是什麼樣的。如果我們在疫情發生一個月後有了療法，現在的情況會是怎樣的？這可能會帶來巨大的變化，對經濟的影響，對人的影響。”

該項目由國防高級研究計劃局的保護性等位基因和反應元件的PReemptive表達（PREPARE）計劃資助。其目標是創造安全、有效、短暫和可逆的基因調控器作為醫療對策，可以快速調整和交付。這就是為什麼該團隊決定嘗試用霧化器來提供治療的原因，Santangelo說。

“如果你真的要想出一種能讓人在自己家裡真正給自己治療的東西，我們使用的霧化器和你可以去藥店買的霧化器沒有太大區別，”他說。

該團隊的方法也是由他們以前的工作傳遞mRNA到粘膜表面，如在肺部的那些加快。他們知道用這種方法很有可能解決呼吸道感染的問題。他們決定用mRNA來編碼Cas13a蛋白，因為這是一種本質上安全的技術。

“mRNA是短暫的。它不會進入細胞核，不會影響你的DNA，”Santangelo說，“對於這些CRISPR蛋白，你真的不希望它們長期表達。”

他和Vanover表示，還有更多的工作要做–特別是了解更多關於使治療有效的具體機制。它在動物模型中沒有產生任何副作用，但他們希望更深入地研究安全性，因為他們考慮更接近人類患者的療法。

“這個項目真的給了我們機會，讓我們有機會在實驗室裡在技術上、在新的策略上突破我們的極限，”該團隊的項目經理、論文的共同作者Chiara Zurla說。“特別是在大流行的情況下，我們覺得有義務盡可能地做好我們的工作。這第一篇論文是一個很好的例子，但接下來還會有許多論文；我們已經做了很多工作，我們有很多有希望的結果。”