2019年10月HIV研究亮點進展

　　人類免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus, HIV），即艾滋病（AIDS，獲得性免疫缺陷綜合征）病毒，是造成人類免疫系統缺陷的一種病毒。1983年，HIV在美國首次發現。它是一種感染人類免疫系統細胞的慢病毒（lentivirus），屬逆轉錄病毒的一種。HIV通過破壞人體的T淋巴細胞，進而阻斷細胞免疫和體液免疫過程，導致免疫系統癱瘓，從而致使各種疾病在人體內蔓延，最終導致艾滋病。由于HIV的變異極其迅速，難以生產特異性疫苗，至今無有效治療方法，對人類健康造成極大威脅。

　　自上世紀八十年代以來，艾滋病的流行已經奪去超過3400萬人的生命。據世界衛生組織（WHO）統計，據估計，2017年，全世界有3690萬人感染上HIV，其中僅59％的HIV感染者接受抗逆轉錄病毒療法（ART）治療。目前為止HIV仍然是全球最大的公共衛生挑戰之一，因此急需深入研究HIV的功能，以幫助研究人員開發出可以有效對抗這種疾病的新療法。為阻止病毒大量復制對免疫系統造成損害，HIV感染者需要每天甚至終身服用ART。雖然服用ART已被證明能有效抑制艾滋病發作，但這類藥物價格昂貴、耗時耗力且副作用嚴重。人們急需找到治愈HIV感染的方法。

　　即將過去的10月份，有哪些重大的HIV研究或發現呢？生物谷小編梳理了一下這個月生物谷報道的HIV研究方面的新聞，供大家閱讀。

　　1.Cell：重大進展！開發出比CAR-T細胞更安全、用途更廣的cCAR-T細胞技術

　　doi:10.1016/j.cell.2019.10.002

　　在一項新的研究中，來自美國格拉斯通研究所和Xyphos生物科學公司（Xyphos Biosciences, Inc.）的研究人員描述了一種攻擊被HIV感染的細胞的新技術。這種新技術是CAR-T細胞免疫療法的一種新的改進版本。近年來，這種療法因在抵抗血癌上取得的成功而聞名于世。通過改進使得它具有更大的覆蓋范圍和多功能性，這種稱為convertibleCAR T細胞（cCAR-T）的新技術在多個治療領域顯示出了巨大的前景，特別是在抗擊HIV方面，這是因為它可以用來縮小在接受抗逆轉錄病毒療法（ART）期間HIV感染者體內持續存在的受感染細胞的庫存量。相關研究結果于2019年10月24日在線發表在Cell期刊上，論文標題為“Attacking Latent HIV with convertibleCAR-T Cells, a Highly Adaptable Killing Platform”。論文通訊作者為格拉斯通研究所HIV治愈研究中心主任Warner C. Greene博士。

圖片來自Cell, 2019, doi:10.1016/j.cell.2019.10.002。

　　人們已證實傳統的CAR-T細胞在誘導血癌（比如淋巴瘤和兒童白血病）緩解方面非常成功。但是作為抵抗HIV感染的療法，傳統的CAR-T細胞并不完美。論文第一作者、Greene實驗室科學家Eytan Herzig說，“傳統的CAR-T細胞的一些缺點是它們經過基因改造后靶向癌細胞表面上的單個分子，而且一旦被注射到患者體內，無法對它們進行控制。”

　　Xyphos生物科學公司通過從細胞毒殺傷細胞中分離出靶向抗體克服了這些缺陷。該公司首席科學家David W. Martin博士解釋說：“我們對cCAR-T細胞進行了基因改造，使得這些T細胞可以在其表面上表達受到少量修飾的人類受體蛋白NKG2D。”這種受到修飾的NKG2D受體當與它的搭檔結合時，可以將這些T細胞變成有效的殺手。它的搭檔是一種叫做MIC-A的蛋白質，Xyphos生物科學公司的科學家對它進行了裁剪和修飾，使得它可以與cCAR-T細胞表面上這種經過修飾的NKG2D受體特異性結合。這些科學家隨后將它與靶向抗體的底部融合在一起，從而構建出他們稱為MicAbody的產物。因此，這種靶向性MicAbody緊密地和唯一地結合cCAR-T細胞。

　　為了清除潛伏性HIV病毒庫，Herzig和Greene一直在實驗室中測試稱為廣泛中和抗體（bNAb）的抗HIV抗體。他們與Xyphos生物科學公司的科學家合作，基于bNAb構建出MicAbody（稱為Mic-bNAb），并在各種實驗室分析中測試了cCAR-T細胞和Mic-bNAb的組合使用。

　　在實驗室中，Herzig以感染了各種HIV毒株的多種CD4 T細胞（HIV的天然靶標）為研究對象測試了這些組合。特別是，他使用了源自人類扁桃體的細胞制劑；已知在HIV感染者中，扁桃體T細胞是潛伏性HIV病毒庫。他想確保cCAR-T/Mic-bNAb組合使用能殺死代表潛伏性HIV病毒庫的T細胞類型。

　　結果是顯著的：cCAR-T細胞與Mic-bNAb的組合使用特異性地殺死了受到感染的CD4 T細胞，但未殺死未感染的細胞。它們僅與Mic-bNAb組合使用時才殺死受感染的細胞，然而，不論是單獨使用還是與不靶向HIV的MicAbody組合使用都沒有這種效果。他們殺死了在實驗室中感染了多種HIV毒株的CD4 T細胞。當與靶向HIV的Mic-bNAb和靶向癌細胞的MicAbody組合使用時，cCAR-T細胞可以有效殺死在相同細胞培養物中混合在一起的癌細胞和受到HIV感染的細胞。換句話說，cCAR-T細胞精確地證明了它旨在實現的多功能性和特異性。

　　最后，Herzig和Greene測試了cCAR-T/Mic-bNAb平臺是否可以攻擊接受ART治療的HIV感染者血液中存在的潛伏性HIV病毒庫。為了讓這些細胞對cCAR-T細胞可見，他們首先用強效的稱為“潛伏逆轉劑（latency-reversing agent）”的化合物活化這些細胞培養物。在接觸后48小時內，一半以上活化的表達HIV靶抗原的細胞被清除。Greene總結道，“這個平臺前景廣闊。”

　　2.NEJM：世界首例！中國科學家找到治療艾滋病和白血病新方法！

　　doi:10.1056/NEJMoa1817426

　　近日，一項刊登在國際雜志The New England Journal of Medicine上的研究報告中，來自北京大學-清華大學生命科學聯合中心鄧宏魁研究組、解放軍總醫院第五醫學中心陳虎研究組及首都醫科大學附屬北京佑安醫院吳昊研究組的研究人員通過聯合研究發表了題為“CRISPR-Edited Stem Cells in a Patient with HIV and Acute Lymphocytic Leukemia”（利用CRISPR基因編輯的成體造血干細胞在患有艾滋病合并急性淋巴細胞白血病患者中的長期重建）的研究論文，這項研究成果標志著世界上首例通過基因編輯干細胞治療艾滋病和白血病患者的案例由我國科學家成功完成了！

　　我們都知道，如今CRISPR-Cas9基因編輯工具對哺乳動物細胞的基因組進行編輯已經被廣泛使用了，該技術展現出了潛在的臨床使用前途，而且目前研究人員已經開始利用該技術來探尋基于CRISPR的療法治療人類疾病的安全性和可行性。CCR5是HIV-1感染人體的一個保護性靶點，CCR5缺失的血細胞常常對HIV-1的感染有很大的抵抗力；有研究表明，當將攜帶天然CCR5突變的造血干細胞和祖細胞（HSPCs，hematopoietic stem and progenitor cells，造血干祖細胞）進行同種異體移植后（allogeneic transplantation）就能長期根除HIV-1，因為CCR5是HIV進入機體的關鍵共受體，這些事例或許就增加了一種可能性，即移植攜帶人工破壞CCR5的細胞或能作為一種新方法來制造對HIV-1感染耐受的細胞。

　　中國科學家的這項最新研究描述了同種異體干細胞移植后CCR5 CRISPR基因編輯的CD34+細胞的長期移植狀況，其對循環骨髓細胞基因組的基因干擾比率不到8%，而且并不存在基因編輯的脫靶效應。這項長達多年的工作目前已經初步證實了基因編輯造血干細胞在臨床應用中的可行性與安全性，未來將會促進和推動該技術的臨床應用。未來研究人員將會繼續深入研究通過各種方法來優化基因編輯造血干細胞移植方案，從而降低脫靶率，實現100%的CCR5的敲除效率。

　　3.Science子刊：對潛伏性HIV病毒庫形成的新見解有助于開發出更好的療法

　　doi:10.1126/scitranslmed.aaw5589

　　抗逆轉錄病毒療法（ART）可以將HIV病毒抑制到幾乎無法檢測到的程度，并且接受這種藥物治療的人可以活很多年。但是這種治療不能徹底根除這種病毒；它持續存在于免疫細胞內的病毒庫中，這種現象稱為“潛伏（latency）”。即使一個人在感染后很早就開始治療，這種潛伏性HIV病毒庫仍會形成，但是人們在很大程度上尚不清楚這種病毒庫形成的動態變化。

　　如今，在一項新的研究中，來自美國北卡羅來納大學教堂山分校、哥倫比亞大學、天普大學和南非開普敦大學、夸祖魯納塔爾大學的研究人員發現有證據表明最初使用ART會改變宿主環境，這使得大多數長期存在的HIV病毒庫形成或變得穩定，并且它們此后還能夠存在很多年。相關研究結果發表在2019年10月9日的Science Translational Medicine期刊上，論文標題為“The replication-competent HIV-1 latent reservoir is primarily established near the time of therapy initiation”。

　　HIV-1病毒，圖片來自 J Roberto Trujillo/Wikipedia。

　　他們的研究表明血液中長期存在的HIV病毒庫主要反映了開始治療時存在的HIV毒株，這些潛伏性病毒在治療數年后仍持續存在。這意味著這種治療本身間接地導致了大多數潛伏性HIV病毒庫的形成，或者這種病毒庫群體在治療前是不穩定的，但在治療開始時變得穩定。

　　論文共同通訊作者、北卡羅來納大學教堂山分校醫學院生物化學與生物物理學教授Ronald Swanstrom博士說，“這真是個大驚喜。我們的研究表明如果我們能夠更好地理解HIV病毒庫形成過程，那么我們就可能能夠在治療開始時進行干預，以便減少這時形成的大部分病毒庫。”

　　4.Lancet HIV：注射激素能夠緩解HIV攜帶者的肝病惡化

　　doi:10.1016/S2352-3018(19)30338-8

　　近日，來自波士頓麻省總醫院（MGH）以及NIH研究人員報告說，注射激素“替沙莫林”可以減少HIV感染者的肝臟脂肪并防止肝纖維化（疤痕形成）。研究結果在線發表在《The Lancet HIV》雜志上。

　　非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）經常與HIV共同存在，在發達國家中，25％的HIV感染者同時患有非酒精性脂肪肝，這是肝臟惡化和肝癌發生的危險因素。然而，目前尚無有效的治療方法來治療該疾病，。 NIAID免疫調節實驗室高級研究醫師Colleen M. Hadigan博士和MGH代謝部主任Steven K. Grinspoon博士領導的這一項目測試了替沙莫林是否可以減少HIV攜帶者的肝臟脂肪和NAFLD的發生。在參加測試的志愿者中，有43％至少患有輕度纖維化，而33％符合非酒精性脂肪性肝炎（NASH）的更嚴重的NAFLD的診斷標準。 參與者被隨機分配為兩組，其中31名參與者每天接受2 mg的替沙莫林注射，而另外30名參與者接受注射外觀相同的安慰劑。之后，研究人員比較了兩組患者在基線和12個月治療之后的肝臟健康狀況。

　　結果表明，接受替沙莫林治療的參與者的肝臟健康要比接受安慰劑的參與者好。接受“替沙莫林”治療的患者中有35％“HFF”值達到了正常水平，而僅接受安慰劑的患者中只有4％達到了這一范圍。總體而言，替沙莫林具有良好的耐受性，并且可將參與者的HFF值降低4.1％（相對降低37％）。此外，與安慰劑相比，服用替沙莫林的患者體內與炎癥和肝損傷相關的幾種血液標志物的水平（包括丙氨酸轉氨酶（ALT））的下降幅度更大。

　　5.Science子刊：揭示艾滋病毒無法治愈的重要原因！

　　doi:10.1126/sciadv.aav2045

　　聯合抗逆轉錄病毒治療(antiretroviral therapy，cART)期間艾滋病毒的持久性是治愈的主要障礙。然而目前研究人員對導致艾滋病毒持久性的機制仍然不確定；感染可通過感染細胞的持續性和克隆擴增或在抗逆轉錄病毒穿透性差的解剖位置進行持續復制來維持。這些機制需要不同的根除戰略，因此確定它們對艾滋病毒持久性的貢獻至關重要。

　　近日一項發表在《Science Advances》上的研究中，來自美國NIH、意大利米蘭大學和英國倫敦大學學院的研究人員領導的一項研究使用系統發育的方法在DNA水平上調查了在結腸鏡檢查或尸體解剖中獲得的8至16年的受試者血液、淋巴和其他受感染組織中的艾滋病毒人群。研究人員沒有發現艾滋病毒持續復制或區域化的證據；但是他們確實檢測到了cART之前感染細胞的克隆擴增。

　　因此，研究人員認為長期的堅持，而不是持續的復制，是維持艾滋病毒的主要原因。因此，啟動cART時出現的艾滋病毒感染細胞是唯一可識別的持久性來源，也是根除艾滋病毒的重點關注對象。

　　6.Science子刊：高分辨率地可視化觀察HIV病毒在體內如何增殖

　　doi:10.1126/sciadv.aaw8651

　　為了治療疾病，人們必須了解它是如何產生的。在一項新的研究中，來自德國、英國、法國、西班牙和澳大利亞的研究人員如今利用高分辨成像技術在毫秒分辨率下可視化觀察HIV病毒如何在活細胞之間擴散。通過使用超高分辨率STED熒光顯微鏡，他們首次提供了直接證據表明自艾滋病病原體（即HIV病毒）為它的自身復制構建出某種脂質環境。針對此，他們創建了一種方法來研究這種病毒復制如何可能被潛在地阻止。相關研究結果發表在2019年10月2日的Science Advances期刊上，論文標題為“HIV-1 Gag specifically restricts PI(4,5)P2 and cholesterol mobility in living cells creating a nanodomain platform for virus assembly”。論文通訊作者為德國耶拿大學的Christian Eggeling教授和法國蒙彼利埃傳染病研究所的Delphine Muriaux。

圖片來自Science Advances, 2019, doi:10.1126/sciadv.aaw8651。

　　Eggeling說：“這為我們提供了一種用于開發抗病毒藥物的潛在靶標。了解哪些分子是HIV病毒從宿主細胞中釋放出來并進行復制所需的是研究如何預防這種病毒感染的關鍵先決條件。借助我們的技術，我們如今可以直接追蹤這一點。”Eggeling和他的團隊如今想要開發攻擊這些分子的抗體，從而抑制HIV病毒的傳播。

　　7.Oncotarget：揭示外泌體HIV-1 Tat對人細胞蛋白表達的影響

　　doi:10.18632/oncotarget.27207

　　HIV-1表達的Tat蛋白是一種強效的病毒轉錄激活劑。之前的研究已證實在從長期接受抗逆轉錄病毒治療的患者體內分離出的原代CD4+ T細胞中，外泌體中的Tat能夠逆轉HIV-1潛伏性，這表明Tat作為一種治療性的HIV-1潛伏逆轉試劑（HIV-1 Latency Reversal Agent）發揮著潛在的作用。

　　在一項新的研究中，來自美國布朗大學的研究人員發現HIV-1 Tat表達干擾了細胞蛋白表達。相關研究結果近期發表在Oncotarget期刊上，論文標題為“Impact of exosomal HIV-1 Tat expression on the human cellular proteome”。論文通訊作者為Nagib Ahsan博士和Bharat Ramratnam博士。

　　通過使用猿猴免疫缺損病毒（SIV）模型，這些研究人員發現不受控制的病毒復制會導致HIV-1 Tat介導的FOXO3激活，這接著導致諸如Bcl-2之類的抗凋亡基因下調和促凋亡基因Bcl-2-like 11上調。

　　8.JCI：臨床試驗表明在人體接種HIV疫苗6周內就會出現HIV抗體反應

　　doi:10.1172/JCI128699

　　在美國開展的一項早期階段的臨床研究中，對4個隨機治療組（T1、T2、T3和T4）分別給予不同的DNA（DNA-HIV-PT123）和蛋白（AIDSVAX B/E）疫苗組合，以確定哪種疫苗組合會誘導有利的HIV特異性抗體和T細胞反應。在美國埃默里大學艾滋病研究中心的Nadine Rouphael博士和羅徹斯特大學醫學中心的Michael Keefer博士的領導下，這項新的研究證實DNA （DNA-HIV-PT123）和蛋白（AIDSVAX B/E）疫苗組合方案誘導出高強度的持久的結合抗體反應，而且當聯合給予這種疫苗組合方案（即同時給予DNA疫苗和蛋白疫苗）時，可觀察到更快速的潛在保護性免疫反應產生。相關研究結果近期發表在Journal of Clinical Investigation期刊上，論文標題為“DNA priming and gp120 boosting induces HIV-specific antibodies in a randomized clinical trial”。

　　這項稱為HVTN 105的臨床研究由位于弗雷德-哈欽森癌癥研究中心的HIV疫苗試驗網絡（HIV Vaccine Trials Network, HVTN）開展，并且得到美國國家衛生研究院（NIH）下屬的國家過敏與傳染病研究所（NIAID）的資助。

　　HVTN 105臨床研究招募了140名具有較低HIV感染風險的參與者。這些研究參與者被隨機分配到這四個治療組之一，并且第0、1、3和6個月時接受肌肉注射。在所有治療組中，所有疫苗接種方案都是安全且耐受性良好的。有趣的是，對在T3和T4治療組中觀察到的疫苗誘導的免疫反應進行比較。T3治療組中的研究參與者被給予一種改良的RV144疫苗方案，具體而言就是在RV144中使用的ALVAC載體在第0和1個月被DNA疫苗替代，然后在第3和6個月同時接種DNA疫苗和蛋白疫苗。T4治療組中的研究參與者在這四個疫苗接種時間點（第0、1、3和6個月）均同時接種了DNA疫苗和蛋白疫苗。

　　鑒于RV144疫苗方案的部分功效似乎歸功于幾種已確定的保護相關因素，因此在這項新的研究中，這些研究人員研究了HVTN 105疫苗方案是否誘發了相同的反應。與RV144相類似的是，T3和T4治療組中給予的疫苗組合方案在95％～100％的研究參與者中誘導出與gp120（HIV Env）和Env的V1V2區域相結合的抗體。在HVTN 105的所有治療組中均可檢測到T細胞反應。T3和T4治療組均顯示出較高的抗體依賴性細胞毒性（ADCC）和中和抗體反應。T4治療組中的疫苗接種方案誘導出比T3治療組中更低的IgA/IgG比值，這種表明這種疫苗接種方案是對RV144方案的改進，這是因為這表明這種風險相關因素降低了。 T4治療組中的疫苗接種方案的另一個令人吃驚的發現是高水平的IgG4反應，這在HIV感染的情況下的重要性尚不明確。

　　9.Org Biomol Chem：水溶性富勒烯衍生物有效抵抗流感病毒、HIV、HSV和CMV等多種病毒

　　doi:10.1039/C9OB00593E

　　在一項新的研究中，俄羅斯研究人員發現一種新方法有助于獲得水溶性的富勒烯衍生物（fullerene derivative），所獲得的富勒烯衍生物有效地抵抗流感病毒、人類免疫缺陷病毒（HIV）、單純皰疹病毒（HSV）和巨細胞病毒（CMV）。相關研究近期發表在Organic & Biomolecular Chemistry期刊上，論文標題為“Diversion of the Arbuzov reaction: alkylation of C–Cl instead of phosphonic ester formation on the fullerene cage”。論文通訊作者為Pavel A. Troshin教授。

　　論文第一作者Olga Kraevaya解釋道，“我們的最新研究的重點在于利用富勒烯衍生物作為一種多功能平臺，合成針對危險的病毒感染---比如HIV、不同的流感病毒毒株、HSV和CMV---的高效抑制劑。我們發現了一種獨特的逆向阿爾布佐夫反應（inversed Arbuzov reaction），從而允許對新型化合物的抗病毒特性進行微調，并在化合物的結構和抗病毒活性之間建立起基本的關聯性。

　　10.mBio：三十年來鑒定出殺死潛伏性HIV的分子開關

　　doi:10.1128/mBio.02016-19

　　在一項新的研究中，來自美國加州大學圣地亞哥分校醫學院的研究人員通過使用基因測序，鑒定出一種控制免疫細胞中HIV增殖的關鍵細胞因子。關閉或剔除這種細胞因子就可清除休眠的HIV病毒庫。相關研究結果于2019年9月24日在線發表在mBio期刊上，論文標題為“The Long Noncoding RNA HEAL Regulates HIV-1 Replication through Epigenetic Regulation of the HIV-1 Promoter”。

　　論文通訊作者、加州大學圣地亞哥分校醫學院兒科和遺傳學教授Tariq Rana博士說，“這是HIV領域30年來一直在尋找的關鍵開關之一。這項發現最令人興奮的部分之前從未觀察到。通過對一種長鏈非編碼RNA（lncRNA）進行基因修飾，我們阻止抗逆轉錄病毒治療停止后HIV在T細胞和小神經膠質細胞中的反彈，這表明我們具有根除HIV和獲得性免疫缺陷綜合征（AIDS，俗稱艾滋病）的潛在治療靶標。”

　　在這項新的研究中，Rana及其同事們報道了對受到HIV感染的巨噬細胞中的lncRNA的首次全基因組表達分析，其中巨噬細胞是促進組織炎癥、刺激免疫系統和清除體內外來異物的特定免疫細胞。一般而言，lncRNA并不像其他的RNA一樣編碼蛋白，相反，它們有助于控制細胞中的哪些基因“開啟”或“關閉”。

　　Rana及其團隊描述了一種稱為HIV-1增強型LncRNA（HIV-1 EnchancedLncRNA, HEAL）的lncRNA。HEAL似乎是一個近期出現的基因，可調節HIV在免疫細胞（比如巨噬細胞、小神經膠質細胞和T細胞）中的復制。通過聯合使用基因組、生化和細胞方法，他們發現當停止ART治療時，利用CRISPR-Cas9沉默HEAl或者移除它可阻止HIV反彈。還需開展進一步的研究，以便在動物模型中證實這些作用。