Cell | 寻求艾滋病治疗新见解，人类离治愈艾滋病还有多远？

本文作者：杨兴雯 转载留言即可

艾滋病即由人类免疫缺陷病毒（HIV）引起的获得性免疫缺陷综合征。自1981年被报道以来，艾滋病已造成近3300万人死亡。艾滋病主要通过血液和体液传播，如进行不洁性行为、母婴传播以及注射毒品和不洁血制品等。由于HIV攻击人体的CD4+T细胞，故可使患者逐渐丧失免疫功能，患者普遍死于各种继发感染或恶性肿瘤。因此艾滋病具有很强的危害性。

每年的12月1日是世界卫生组织设立的“艾滋病日”，旨在号召人们增进对艾滋病的认识、关爱艾滋病患者以及预防艾滋病的传播。尽管抗逆转录病毒疗法（ART）已被推广使用，能够实现对HIV慢性感染的清除从而治愈艾滋病仍是医疗工作者和科研人员追求的目标。 

2020年4月2日，Cell发表题为“CuringHIV：Seeking to Target and Clear Persistent Infection”的综述文章，阐述了对艾滋病治疗方法的新见解，即探索如何靶向并清除HIV持续感染的病毒库。

HIV治疗策略的研究现状

HIV感染人体后，有少量的病毒能够将完整的基因组整合入宿主细胞，它们具有产生子代病毒的能力，但因为处于潜伏期而对ART不敏感，也不能被宿主免疫系统所识别。因此，为了清除前病毒的持续潜伏感染，目前研究最多的策略是诱导潜伏前病毒的表达，并给予持续的ART来预防新细胞感染。

图1 HIV病毒结构

已开发出HIV潜伏期逆转剂（LRA）用于诱导感染者体内病毒库中潜伏病毒的表达。但是，由于前病毒的潜伏状态有赖于宿主细胞的调控，所以LRA会针对宿主过程进行干扰，因此必须警惕使用LRA有可能带来的脱靶毒性。尽管LRA在体外和体内均能够诱导潜伏的病毒库中病毒RNA和病毒蛋白的表达，但仍缺乏充足证据证明其可以消除病毒库或在治疗后有长期的病毒学缓解。

此外，该疗法也面临检测水平的难题。目前，病毒潜伏是否逆转主要依赖于检测循环淋巴细胞中HIV RNA的水平是否升高，但并不明确HIV RNA升高能否有效地增强病毒蛋白的翻译，并激活免疫系统清除受感染的细胞。因此，对于这一有挑战性的新靶标，还需要更多新的工具和方法来帮助实现。

导致前病毒潜伏造成持续感染的多种机制

最初对于病毒潜伏感染的理解仅仅是AIDS临床发病前的一段潜伏期。随着RNA PCR的发展，人们意识到病毒血症持续存在于HIV感染的过程中。直到1995年，整合后病毒潜伏的状态才被清楚认识。当被感染激活的CD4+T细胞返回G0期时，病毒基因处于最低转录状态，则可被认为建立了持续的潜伏感染。

与此一致，静息的CD4+T细胞中多种驱动HIV转录的宿主因子，如NF-κB、NFAT和P-TEFb均处于低水平或缺乏翻译后修饰的状态。无论如何，前病毒潜伏状态已被证明可由静息细胞中不只一种宿主转录因子的缺乏所驱动。

此外，人们还认识到在HIV启动子处染色质的抑制性表观修饰对于建立HIV潜伏感染有重要作用。组蛋白乙酰化向抑制性的去乙酰化转化已被认为是HIV潜伏感染的驱动因素。染色质重塑因子BAF复合物的存在可以将HIV核小体Nuc-1定位在不太有利的DNA序列上，从而有助于转录抑制的实施。加深对HIV表观遗传调控的理解可能会为HIV潜伏期逆转疗法提供更多的靶标。

图2 表观调控驱动HIV潜伏感染

潜伏病毒库的多样细胞

最初，已证明在记忆CD4+T细胞中存在可诱导的、复制完整的HIV病毒库。到目前为止，该细胞群仍是最具特征的HIV潜伏病毒库，其半衰期约为3.7年，在未经治疗的情况下是能够引发感染的稳定病毒来源。研究至今，除中央记忆T细胞作为病毒库被广为研究外，幼稚T细胞、干细胞样记忆T细胞、移行记忆T细胞、效应记忆T细胞、γ/δT细胞和Treg细胞都是病毒潜伏持续感染的潜在来源。

对建立HIV病毒库的不同细胞群的研究多是对外周血进行的。最新的研究表明Tfh细胞在ART治疗的背景下依旧可作为HIV潜伏病毒库。考虑到免疫效应细胞进入淋巴结B细胞区的途径有限，清除持续感染的Tfh细胞是一项特殊的挑战。此外，研究表明具有复制能力的病毒库可能在ART期间持续存在于中枢神经系统中，但尚不清楚该库的大小以及细胞类型分布（例如巨噬细胞，小胶质细胞，星形胶质细胞或CD4 + T细胞）的多样性。

另外，生殖道也可以作为一个独特的区室支持HIV的持续感染。一项研究证明，经过至少三年的抗逆转录病毒治疗后，从阴茎组织中分离出的尿道巨噬细胞具有可复制的，可诱导的HIV-1前病毒和RNA。尽管成功地抑制了血液中的HIV，但仍可以从男女的生殖液中轻易获得HIV RNA。

图3  HIV病毒储存库

诱导潜伏逆转的新方法

最初，逆转病毒潜伏期的策略是基于T细胞中整合的潜伏HIV前病毒对免疫信号通路的激活有反应，因此使用TCR激动剂植物血凝素（PHA）或抗CD3抗体可以逆转静息的中央记忆CD4+T细胞。但第一项临床试验导致了T细胞的活化和耗竭，炎症细胞因子大量产生，并伴有严重的毒性，故而以失败告终。

表观调控LRA

通过表观遗传控制前病毒持续感染的方法，使得人们可以在不整体激活T细胞的情况下扭转病毒潜伏期。目前表观调控的LRA分为三类：（1）HDAC抑制剂（HDACis）；（2）组蛋白甲基转移酶抑制剂（HMTis）；（3）溴和末端外域抑制剂（BETis）。其中，只有HDACis正在临床试验中，且当前的HDACis是泛抑制剂，包括伏立诺他，帕诺比司他，贝利司他和罗米地辛，其中一些已被批准用于治疗T细胞淋巴瘤。

目前，尚无美国FDA批准的针对HIV感染的HMTi或BETi试验；然而在临床前研究中，小分子HMTis已在实验室模型中被证明可以重新激活HIV，包括靶向H3K27甲基转移酶EZH2的GSK-343和EPZ-6482和靶向H3K9甲基转移酶G9a的抑制剂UNC-0638。 

信号激动剂LRA

鉴于表观遗传抑制剂介导有力且广泛的潜伏逆转时并不完全成功，人们一直在努力开发更安全的策略，例如通过使用细胞信号转导途径来逆转潜伏感染。蛋白激酶C（PKC）的激活参与了TCR自然激活所诱导的许多信号传导途径。小分子PKC激动剂（PKCas）如佛波酯和二萜类化合物，已针对HIV潜伏期逆转进行了研究，并已证明在实验室环境中可在多种模型系统里轻松诱导T细胞活化和HIV表达。

但是，由于PKCas广泛有效的激活可能会产生危险的副作用，其毒性剂量与有效剂量非常接近，因此PKCas进入临床前和临床研究的过程受到了限制。

增强免疫应答来清除持续感染

尽管ART能够有效并长期地抑制病毒复制，清除残留的HIV感染仍是免疫系统和免疫治疗面临的挑战。当前的潜伏逆转结合清除持续感染的治疗策略中，清除的靶标是由LRA诱导表达HIV蛋白的细胞群，其数量可能比较有限，也可能缺乏将效应子募集到病原体部位的免疫“危险信号”。此外，这些细胞群体可能广泛分布在整个机体中，并且在最近没有抗原暴露的情况下，HIV特异性免疫反应可能已经减弱、功能失调或耗尽。

细胞免疫

CD8+T细胞在控制HIV病毒血症中起主要作用，在数周内出现的病毒逃逸变异体反映了早期T细胞反应对HIV-1施加了显著的免疫压力。尽管ART在很大程度上恢复了CD8 + T细胞的功能，但艾滋病毒携带者的CD8+T细胞表现出免疫衰老表型。CD8+T细胞免疫疗法旨在挑战病毒根除的目标。

目前的治疗策略可分为传统的治疗性疫苗和嵌合生物学的方法。前者可增强HIV-1靶向特异的CD8+T细胞，或诱导使之重新靶向HIV-1；后者则可驱动非HIV-1特异的CD8+T细胞杀伤感染细胞。其中， HIV治疗性疫苗包括减毒活病毒载体，DNA疫苗以及树突状细胞和过继性T细胞疗法。

体液免疫

体液免疫产生的抗体可分为两类：可与游离的病毒包膜结合从而阻断病毒感染的中和抗体，以及可以识别被感染细胞膜上病毒包膜的非中和抗体。通过在非人类灵长类动物（NHP）中进行被动保护研究，这些抗HIV-1抗体发挥免疫压力和快速选择病毒逃逸变体的能力已经得到证明。抗体Fc段介导的细胞毒作用也是机体重要的免疫机制之一，因此人们一直在寻找基于mAb的能够识别多种HIV-1抗原或刺激细胞毒性细胞重定向并杀伤HIV-1感染细胞的工程化分子。

固有免疫

在急性HIV-1感染时，固有免疫最先响应并控制病毒的复制。干扰素和IL-15是血浆中首批达到峰值的细胞因子，它们有助于激活自然杀伤（NK）细胞，并有助于介导抗体依赖的细胞毒性（ADCC）。利用NK细胞有多种治疗策略，可以使用与T细胞类似的嵌合抗原受体（CAR）技术来利用NK细胞的细胞毒性作用，使用靶向膜相关蛋白的HIV特异的抗体驱动NK细胞介导ADCC来杀伤受感染细胞。其次，IL-15可激活NK细胞以增加对被HIV-1感染的细胞的杀伤作用。

临床试验

治疗性疫苗主要介导T细胞应答，已被用于被ART抑制的患者体内HIV感染细胞的清除。尽管治疗性HIV疫苗的临床研究已显示出对HIV特异性T细胞免疫的影响，但总体反应令人失望。迄今为止，治疗性疫苗接种并未导致分析性治疗中断后持续的病毒抑制。

另外，HIV治愈的免疫治疗策略包括中和抗体（NAbs）的被动转移。在未经治疗的患者中已证明了几种单克隆NAb可以降低病毒血症，但对于接受了抗逆转录病毒治疗的患者，两次输注NAb VRC01与安慰剂的随机对照试验显示对低水平病毒血症无影响。目前正在研究比VRC01具有更高效力和广度的bNAb是否有助于清除HIV感染的细胞。

此外，免疫检查点抑制剂（ICIs）通过逆转与特定恶性肿瘤相关的癌症相关免疫功能障碍，是癌症治疗的新策略。HIV特异性T细胞衰竭甚至在有效的抗逆转录病毒疗法下也持续存在，并且可能是治愈HIV的障碍。表达免疫检查点标记的CD4 + T细胞富含潜伏的HIV，因此，ICIs可以提供一种策略来逆转与HIV相关的免疫功能障碍，并靶向具有潜伏HIV-1的细胞。一项临床研究纳入了六位接受ART治疗且没有恶性肿瘤的患者，发现两位患者经单次注射低剂量的PD-L1单克隆抗体 (BMS-936559) 能够增强HIV特异的免疫应答。

展望

目前，尚无法实现清除携带者的病毒感染。艾滋病大流行50年来，我们已有十多年的时间致力于消除病毒，也的确有越来越多的手段。随着对病毒持续感染机制的理解不断加深，逆转病毒潜伏的新方法正朝着临床试验的方向发展。HIV抗体的使用和疫苗开发方面的进步可以用来募集集体自身的免疫防御，从而清除感染细胞。迄今为止，破译艾滋病毒发病机制和制定治疗策略方面取得的进展，使我们有理由相信，根除HIV感染是未来可以实现的目标。

参考文献：

[1] Margolis DM, Archin NM, Cohen MS, Eron JJ, Ferrari G,Garcia JV, Gay CL, Goonetilleke N, Joseph SB, Swanstrom R, Turner AW, Wahl A.Curing HIV: Seeking to Target and Clear Persistent Infection. Cell. 2020 Apr2;181(1):189-206. doi: 10.1016/j.cell.2020.03.005. Epub 2020 Mar 26. PMID:32220311.

[2] WHO 2020年7月6日数据https://www.who.int/zh/news-room/fact-sheets/detail/hiv-aids

[3] Hutchinson J F. The Biology and Evolution of HIV[J].Annual Review of Anthropology, 2001, 30(30):85-108.

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