在抗逆转录病毒治疗(ART)发明之前,HIV感染患者面临极高的死亡风险。虽然ART能够显著抑制病毒复制,减轻疾病症状,但并不能根治病毒,因潜伏感染的存在,使得病毒在停药后迅速反弹。潜伏HIV感染位于静止状态的CD4+ T细胞中,这些细胞内整合的病毒基因组处于沉默状态,不进行病毒转录,逃避现有疗法的清除。如何高效且安全地激活这些潜伏病毒,成为目前艾滋病治愈研究领域的关键难题。科学家们提出“激活-清除”(shock and kill)策略,即先诱导病毒转录恢复,再借助病毒细胞溶解作用或免疫系统的识别清除受感染的细胞。传统的潜伏反转激活剂(LRA)如组蛋白脱乙酰化酶抑制剂虽然能够在体外或部分临床试验中诱导病毒RNA表达,但对病毒库规模的实际消减效果甚微,且非特异性的激活容易引发免疫细胞功能损伤和毒副作用,限制了其临床应用前景。
最新研究聚焦于利用mRNA和脂质纳米颗粒(LNP)技术实现对静止CD4+ T细胞的特异递送。mRNA-LNP技术已在新冠疫苗中展现出卓越的安全性和有效性,为基因治疗带来新的机遇。本文介绍了由研究团队开发的创新型LNP配方,命名为LNP X,具备强大递送效率,能够在无需事先激活的静止CD4+ T细胞中实现高效mRNA转染,且无明显细胞毒性。LNP X以一种组合了SM-102离子化脂质和β-谷甾醇的独特脂质结构,优化了细胞黏附及胞质内mRNA转译效率,超越了传统以DLin-MC3-DMA和胆固醇为核心的专利型LNP体系。通过将编码HIV转录激活因子Tat的小型mRNA封装于LNP X中,科学家们在离体患者来源的CD4+ T细胞中实现了HIV潜伏病毒的强效激活。Tat蛋白能够结合病毒长末端重复序列(LTR)中的转录激活响应元件(TAR),显著促进病毒RNA转录延伸和加工,克服了潜伏病毒转录的多重阻滞。
研究显示,Tat-LNP X处理后,HIV相关各种转录产物(包括未剪接与多剪接RNA)均显著增加,甚至超过强效T细胞激活剂PMA/PHA诱导水平,且未引发CD4+ T细胞的典型激活标志物表达。这种高特异性和低毒性的激活特性,体现了mRNA递送技术的巨大优势,为潜伏病毒“唤醒”策略注入新动力。除了Tat蛋白mRNA,LNP X亦成功递送了基于CRISPR激活机制的复杂RNA组件。利用一种无需切割功能的dCas9-VP64融合蛋白体系,联合指导RNA和激活共因子mRNA,实现了对HIV LTR启动子的特异性转录激活。实验证明,装载CRISPRa系统的LNP X在体外同样可诱导除多剪接绿色荧光蛋白报告基因表达,且不会引发广泛免疫激活。CRISPRa-LNP X的潜伏激活效果虽然略低于Tat-LNP X,但仍显示出良好特异性和安全性,展现了精准基因调控潜力。
此次研究中,LNP X展示了对静止T细胞包括各个亚群的广泛转染能力,且在外周血单个核细胞中亦能实现mRNA表达,虽然部分单核细胞也被递送,但其高亲和性表明未来可开发特定配体实现更精细的细胞靶向。机制探索显示,LNP X的优势主要来自于增加的细胞联合和随后翻译过程中的效率提高,而非内体逃逸的优化,这为后续纳米颗粒设计提供了新启示。在临床转化方面,LNP X的改良脂质成分基于已获FDA批准或安全验证的元素,降低了体内使用的安全风险。尽管目前研究多为细胞模型和离体实验,未来仍需开展系统的药代动力学、免疫原性分析及动物模型验证,评估其体内分布、半衰期和潜在免疫激活风险。此外,伴随潜伏病毒激活,单靠“唤醒”不足以消除病毒库,需联合促使感染细胞凋亡或提高免疫系统清除能力,如BCL-2抑制剂、免疫检查点阻断剂等治疗策略。基于LNP X,未来亦可探索递送靶向HIV基因组剪切的CRISPR-Cas9核酸,或敲除感染细胞上的病毒受体CCR5,实现基因编辑治疗。
总之,LNP X提供了一种高效、安全且可扩展的mRNA递送平台,突破了静止T细胞传统难以转染的技术瓶颈。将HIV Tat或CRISPRa系统的mRNA通过LNP X精准递送静止CD4+ T细胞,显著激活了潜伏感染的病毒转录,为实现艾滋病治愈的“激活-清除”策略打开了新的可能。未来通过与免疫增强疗法结合,以及进一步优化递送系统与治疗组合,或将实现真正意义上的功能性治愈。持续的跨学科努力和临床研究,将推动这一创新技术向临床应用迈进,造福全球数以百万计的HIV感染者。