艾滋病病毒(HIV)潜伏感染的存在一直是实现治愈的重大障碍。尽管抗逆转录病毒疗法(ART)可有效抑制病毒复制,显著降低患者的发病率和死亡率,但病毒潜伏于静息的CD4+ T细胞中,形成难以清除的病毒库,仍可在治疗停止后迅速复发。针对这一难题,科学界发展出多种潜伏逆转策略,希望通过激活沉默的病毒转录而使潜伏感染细胞暴露出来,促进其被免疫系统或病毒本身诱导的细胞毒性机制清除。近年来,mRNA及脂质纳米颗粒(LNP)技术的崛起为研发更为精准、高效、低毒性的潜伏逆转剂(LRAs)提供了新思路。传统小分子LRAs虽可诱导病毒RNA表达,但多存在潜伏激活特异性差、免疫功能抑制及脱落率低的缺陷,因此迫切需要新型、靶向性强的基因治疗方法。针对难以转染、耐受性强的静息CD4+ T细胞,科学家团队研发出一种新型脂质纳米颗粒配方,简称LNP X。
该配方结合了SM-102这一已被用于高效COVID-19疫苗的阳离子脂质和天然植物甾醇ß-谷甾醇,显著增强了纳米颗粒与T细胞的相互作用及胞内mRNA翻译效率,令mRNA传递效率在静息状态CD4+ T细胞中达到惊人的75%以上,同时保持极低的细胞毒性与免疫激活反应。通过包 encapsulating mRNA编码HIV关键转录激活蛋白Tat,LNP X成功将mRNA递送至静息CD4+ T细胞,实现病毒转录的强烈激活。Tat蛋白可结合HIV长末端重复序列(LTR)上的转激活响应元件(TAR),促进RNA聚合酶Ⅱ的转录延伸,从而激活沉默的病毒基因表达。与以往需要配合非特异性小分子辅助激活的Tat mRNA递送技术相比,LNP X独特的配方使单独使用Tat mRNA也能显著逆转病毒潜伏,从人体外周血CD4+ T细胞样本中看到明显的病毒RNA转录及病毒释放增加。值得关注的是,Tat-LNP X在激活病毒的同时,并未引发T细胞表面活化标志物如CD25或CD69等的表达增加,避免了传统激活剂介导的全身免疫激活及相关毒副反应,为临床安全性提供有力支持。除Tat mRNA外,LNP X平台亦兼容更复杂的mRNA表达体系,如CRISPR激活系统(CRISPRa)。
该系统利用失活的Cas9蛋白融合多重转录激活域,通过导向RNA精准定位至HIV LTR启动子区域,实现特异性的病毒基因激活。LNP X成功将dCas9-VP64 mRNA、MS2-p65-HSF1激活因子mRNA及导向RNA共封装并传递,首次在未经预刺激的T细胞中实现CRISPRa介导的内源基因如CD25表达显著上调。针对HIV的LTR区域设计的多个gRNA也在体外激活了潜伏病毒转录,显示出这一系统作为下一代高选择性LRA的巨大潜力。尽管CRISPRa-LNP X的激活效力尚不及Tat mRNA,但其特异性强且无明显免疫激活效应,预示着优化组合剂量和递送技术后,未来有望在安全与疗效间取得优良平衡。对于LNP X的作用机制,研究团队通过细胞内定位及蛋白质表达定量分析发现,其优越功效不仅归因于纳米颗粒表面结合与细胞摄取的提升,更重要的是mRNA在胞质内的转译效率显著增强。这一发现挑战了先前关于ß-谷甾醇主要提升内体逃逸效率的观点,表明LNP X通过改善mRNA包裹体结构及释放动力学,促进了蛋白质产物的高效表达。
作为首个能够无须细胞激活即可高效转染静息CD4+ T细胞的脂质纳米颗粒配方,LNP X技术开拓了T细胞治疗领域的新边界,有望取代电穿孔或病毒载体等技术,实现临床转化中的安全与便利。虽然Tat-LNP X成功激活了HIV转录及病毒释放,但经单次体外处理后,并未观察到潜伏病毒库中完整病毒DNA的明显减少,这反映出潜伏细胞对病毒介导的细胞死亡存在一定程度的抵抗能力。未来治疗策略或需将LNP X介导的潜伏逆转与促凋亡药物或免疫效应增强剂协同应用,全面提高潜伏病毒库的清除率。同时,单细胞层面的研究将有助于揭示LNP X对不同静息T细胞亚群中潜伏病毒活化的均一性及深度。展望未来,LNP X的广泛应用不仅限于HIV潜伏激活,还可衍生出多种基因调控及免疫治疗手段。例如递送CRISPR-Cas9系统实现病毒基因组的切除,或利用基因编辑介导CCR5共受体敲除,阻断病毒入侵。
此外,优化LNP X的体内分布和细胞靶向性,结合特定配体修饰,有望实现更加精准的T细胞基因治疗,降低全身毒性。药代动力学、安全性和免疫原性仍需深入评估,确保未来临床应用的可行性和安全性。综上所述,LNP X代表了mRNA递送技术在逆转HIV潜伏感染领域里的重要突破。其高效、靶细胞特异性强及低毒性的优势,为设计新一代HIV潜伏逆转剂与基因疗法提供了坚实基础,开辟了精准干预潜伏病毒库的新纪元。随着技术不断完善与临床前研究推进,这项创新有望为全球艾滋病治愈事业带来历史性进展,提升患者生活质量,实现ART停药后长期病毒控制乃至彻底根治的梦想。