该疗法基于CRISPR的一种类型，通常允许研究人员瞄准和编辑遗传密码的特定部分，以瞄准RNA分子。在这种情况下，该团队使用mRNA技术为一种名为Cas13a的蛋白质编码，该蛋白质可以破坏病毒用于在肺部细胞中复制的RNA遗传密码的一部分。它是由Wallace H. Coulter生物医学工程系Philip Santangelo实验室的研究人员开发的。
“在我们的药物中，从一种病毒到另一种病毒，你唯一需要改变的是引导链--我们只需要改变RNA的一个序列。就是这样，”Santangelo说。“我们进行了从流感到导致COVID-19的SARS-CoV-2病毒的试验。它们是非常不同的病毒。而我们能够非常非常迅速地做到这一点，只是改变了一个指南。”
导链是一个地图，基本上告诉Cas13a蛋白在哪里附着在病毒的RNA上并开始破坏它。与佐治亚大学、佐治亚州立大学和肯尼索州立大学的科学家合作，Santangelo的团队测试了其方法对小鼠的流感和仓鼠的SARS-CoV-2。在这两种情况下，患病动物都恢复了。
他们的结果报告在《自然生物技术》杂志上。这是第一个研究表明mRNA可以用来表达Cas13a蛋白，并让它直接在肺组织中工作，而不是在盘中的细胞中工作。这也是第一个证明Cas13a蛋白能有效阻止SARS-CoV-2的复制。
更重要的是，该团队的方法有可能对上世纪流传的99%的流感菌株起作用。它似乎也会对已经开始流传的新的高传染性冠状病毒变种有效。
这种广泛有效性的关键是研究人员瞄准的基因序列。“在流感中，我们攻击的是聚合酶基因。那些是让病毒制造更多RNA并进行复制的酶，”该研究的通讯作者Santangelo说。
在美国疾病控制和预防中心（CDC）的合作者的帮助下，他们查看了过去100年中流行的流感菌株的基因序列，发现几乎所有的RNA区域都没有变化。“我们去追寻这些，因为它们的保守性要好得多，”Santangelo说。“我们让生物学决定了我们的目标会是什么。”
同样，在SARS-CoV-2中，研究人员迄今为止瞄准的序列在新变体中保持不变。Santangelo实验室的研究科学家、论文的第二作者Daryll Vanover说，这种方法意味着治疗方法是灵活的，可以随着新病毒的出现而适应。
“当大流行出现时，社会和CDC首先要得到的东西之一就是基因序列。这是CDC和监控团队要用来识别这是什么病毒并开始追踪它的第一批工具之一，”Vanover说。“一旦CDC公布了这些序列--这就是我们所需要的。我们可以立即在我们感兴趣的区域进行筛选，以瞄准它并击倒病毒。”
Vanover说，这可以在几周内产生临床试验的主要候选者--这大约是他们扫描序列，设计其引导链并准备好在这项研究中进行测试所需的时间。
“这真的是相当的‘即插即用’，”Santangelo说。“如果你说的是小的调整与大的调整，在时间上是一个很大的奖励。而在流行病中--如果我们在流行病发生后一两个月就有了疫苗，想想现在的情况会是什么样的。如果我们在疫情发生一个月后有了疗法，现在的情况会是怎样的？这可能会带来巨大的变化，对经济的影响，对人的影响。”
该项目由国防高级研究计划局的保护性等位基因和反应元件的PReemptive表达（PREPARE）计划资助。其目标是创造安全、有效、短暂和可逆的基因调控器作为医疗对策，可以快速调整和交付。这就是为什么该团队决定尝试用雾化器来提供治疗的原因，Santangelo说。
“如果你真的要想出一种能让人在自己家里真正给自己治疗的东西，我们使用的雾化器和你可以去药店买的雾化器没有太大区别，”他说。
该团队的方法也是由他们以前的工作传递mRNA到粘膜表面，如在肺部的那些加快。他们知道用这种方法很有可能解决呼吸道感染的问题。他们决定用mRNA来编码Cas13a蛋白，因为这是一种本质上安全的技术。
“mRNA是短暂的。它不会进入细胞核，不会影响你的DNA，”Santangelo说，“对于这些CRISPR蛋白，你真的不希望它们长期表达。”
他和Vanover表示，还有更多的工作要做--特别是了解更多关于使治疗有效的具体机制。它在动物模型中没有产生任何副作用，但他们希望更深入地研究安全性，因为他们考虑更接近人类患者的疗法。
“这个项目真的给了我们机会，让我们有机会在实验室里在技术上、在新的策略上突破我们的极限，”该团队的项目经理、论文的共同作者Chiara Zurla说。“特别是在大流行的情况下，我们觉得有义务尽可能地做好我们的工作。这第一篇论文是一个很好的例子，但接下来还会有许多论文；我们已经做了很多工作，我们有很多有希望的结果。”