HIV/艾滋病基因治疗进展(一):基于宿主限制因子的基因疗法

宿主限制因子（TRIM5α、APOBEC3和MX2等）作为细胞内抗病毒系统的一部分，平时以低水平组成型表达，当机体受病毒感染时，它们将受干扰素刺激而上调表达，来抵御病毒的入侵。然而，HIV在与宿主限制因子的博弈中，进化出了逃逸人宿主限制因子抗性的机制，但非人灵长类中许多宿主限制因子对HIV感染具有强抗性。研究人员通过改造人的宿主限制因子基因赋予其抗HIV活性或通过其它基因治疗手段来提高宿主限制因子的表达，期望为HIV/AIDS的治疗甚至治愈找到有效的手段。 

1. TRIM5α

猕猴TRIM5α和鹰猴TRIMCyp（TRIM5与CypA的一种融合基因）具有较强的抗HIV活性，TRIM5α通过结合病毒蛋白外壳，将其泛素化，之后经蛋白酶体降解病毒。人的TRIM5α不能抑制HIV-1，对流行性及致病性很弱的HIV-2毒株有较弱的抑制，然而，猕猴TRIM5α能够有效的抑制HIV，但对以猕猴为宿主的猴免疫缺陷病毒（SIV）无抑制。尽管上述异源的宿主限制因子能够有效地抑制HIV，但是由于它们潜在的免疫原性，而不适合临床应用。

为此，Negau 等研究人员通过基因工程学方法将人TRIM5α的B30.2结构域替换为CypA，构建了人源化的HuTRIMCyp基因。体外经慢病毒载体将此融合基因导入目标细胞，表达的HuTRIMCyp蛋白能够有效的结合HIV外壳并抑制HIV感染，在一些情况下，比猕猴TRIM5α体外抗HIV活性还高，也许是由于HuTRIMCyp的Cyp结构域具更强的HIV外壳结合力。以人源化小鼠为模型的体内试验表明： HuTRIMCyp基因导入（人源）CD4+ T细胞的基因疗法降低了小鼠体内病毒载量。由于HuTRIMCyp是人来源的，因此不存在异种免疫原问题，扫除了临床应用一大潜在障碍。

有趣的是，研究人员通过慢病毒载体将猴来源TRIMCyp导入猫目标细胞，猫并未出现预期的免疫原性等引发的健康问题，经基因治疗后猫的淋巴细胞获得了抗猫免疫缺陷病毒FIV的能力。此结果进一步表明了TRIMCyp作为治疗基因治疗HIV/AIDS的巨大潜力。

另外，Yap 等人通过对TRIM5α SPRY结构域的点突变使其获得了较强的抗HIV活性。近期，Jung 等人构建的人TRIMα 5332G-R335G 能有效抑制包括O亚型在内的多种HIV毒株。 

2. APOBEC3

宿主限制因子APOBEC3通过胞嘧啶脱氨基作用致病毒基因组突变的机制来抗病毒，能够抑制HIV、嗜肝病毒及猴泡沫病毒等许多病毒的复制及传播。免疫缺陷病毒（HIV、SIV和FIV等）通过编码vif蛋白来中和APOBEC3的抗病毒活性，vif与APOBEC3蛋白之间的相互作用具有较明显的物种特异性，这种物种特异性表明APOBEC3在限制免疫缺陷病毒跨种传播过程中发挥了一定的作用。APOBEC3导致的病毒基因组高突变与病毒的进化和病毒导致的疾病进程相关，近些年来成为抗病毒药物研发所关注的焦点之一。

近期，Bogerd 等人将特异性靶向宿主限制因子APOBEC3G 和APOBEC3B启动子且改造失去DNA切割活性的CRISPR/Cas9基因导入目标细胞，明显提高了细胞内APOBEC3G 和APOBEC3B的表达量，高表达的APOBEC3G 和APOBEC3B有效抑制了vif缺陷型HIV的感染，由于vif对APOBEC3G的抗性，只有高表达的APOBEC3B有效抑制了野生型HIV的感染。上述结果表明：基于Cas9的转录因子能有效地激活内源性抗病毒基因。除了应用于抗病毒治疗，通过设计靶向其它基因启动子的sgRNA基因，此基因疗法还有望应用于其它疾病的治疗。另外，有研究人员通过RNA干扰技术来干扰HIV vif，以降低vif对APOBEC3的降解。

此外，值得注意的是较高水平的APOBEC3在抗HIV的同时，可能会加速病毒在体内的进化，如何使其发挥有效抗病毒活性的同时尽量降低HIV在体内的进化速度，是有待解决的难题。（欢迎分享本文，转载请保留出处：微信公众号基因治疗领域）

参考文献：

PMID: 26668372; 27232514; 26076730; 27093170