人类免疫缺陷病毒(HIV)感染长期以来被视为全球公共卫生的重大挑战,尽管抗逆转录病毒治疗(ART)显著延长了患者寿命并抑制病毒复制,但病毒的潜伏状态依然令治愈变得复杂。HIV能够将其基因组整合到宿主静息CD4+ T细胞中,形成一种转录沉默的潜伏状态,称为HIV潜伏库。潜伏库中的病毒不会进行活跃复制,因此无法被抗病毒药物直接清除,一旦治疗中断,病毒便可能重新激活,导致疾病复发。针对这一难题,科学界提出了“激活并消除”(shock and kill)的策略,即先激活潜伏的病毒使之开始表达病毒蛋白,再通过病毒致死作用或免疫系统介导的清除消灭感染细胞。然而,目前的潜伏逆转剂(LRA)效果有限,存在激活效率低、非特异性激活及毒副作用等问题,急需更精准安全的新型疗法。随着mRNA和脂质纳米颗粒(LNP)技术的快速发展,学者们看到了一线希望。
mRNA-LNP技术凭借其高效的基因表达能力和相对安全的性质,已成功应用于新冠疫苗的研发,为治疗性基因传递奠定了基础。本文将聚焦近期突破性的研究成果:一种基于新型LNP配方(LNP X)的高效mRNA传递系统,能直接并高效递送mRNA至未预激活的静息CD4+ T细胞,实现潜伏HIV的精准逆转。先前的LNP配方如FDA批准的patirsiran类脂质制剂,在未激活的静息T细胞中转染效率极低,通常依赖于T细胞预激活,增加了细胞毒性和失活风险。新配方LNP X替换了离子化脂质成分,采用SM-102取代DLin-MC3-DMA,并引入了天然胆固醇类似物β-谷甾醇,这一调整显著增强了LNP与T细胞的结合及胞内mRNA释放效率。实验显示,LNP X能在不激活T细胞的情况下,高效传递编码荧光蛋白mCherry的mRNA,转染效率超过75%,且细胞活力未受明显损害。进一步机制研究证明,LNP X相较传统配方,细胞结合量提升约2.5倍,mRNA在细胞质内的转译效率提升超过5倍,这意味着其优越性不仅仅是颗粒进入细胞数增加,更重要的是mRNA利用效率的提升。
基于此平台,研究者将HIV关键转录激活因子Tat的mRNA包装进入LNP X中(Tat-LNP X),并在潜伏HIV模型J-Lat细胞系及来自服用ART的HIV感染者静息CD4+ T细胞中进行了验证。结果表明,Tat-LNP X在不激活细胞表面典型活化标志物的前提下,显著诱导了HIV多种转录中间产物,包括转录起始、延长、完成及剪接等不同步骤,甚至达到或超越PMA和PHA等传统促激活物的活跃程度。同时,Tat mRNA递送促使病毒RNA释放进入培养基,显示潜伏病毒被成功激活达到成熟病毒表达水平。尽管如此,单独使用Tat-LNP X尚未显著减少潜伏病毒的完整DNA拷贝数,提示单纯激活还难以消除病毒储库,需配合杀伤干预进一步优化。与此同时,科学家们开发了基于CRISPR激活(CRISPRa)系统的LNP X载体,成功递送了包括编码dCas9-VP64融合蛋白、转录激活因子MS2-p65-HSF1和指导RNA的多组分mRNA混合物,实现了对内源性基因CD25的靶向激活,在多个人体捐献的非激活CD4+ T细胞中提升CD25蛋白表达。CRISPRa系统通过特异性引导dCas9激活器复合物到HIV长末端重复序列(LTR)区域,可以高度特异性地激活潜伏病毒表达。
利用靶向HIV LTR的特定gRNA,CRISPRa-LNP X在静息CD4+ T细胞中诱导HIV转录起始及延长阶段的RNA表达,且无显著T细胞广泛活化,凸显其灵敏和精准的潜力。两种策略虽各有特点,Tat-LNP X显示出更强的转录激活能力,CRISPRa-LNP X则展现出高度特异性,避免传统LRA宽泛效应。未来可能结合两者优势,进一步提升清除效率。更值得关注的是,LNP X平台突破了过去mRNA传递依赖于细胞预激活的限制,为不活化且难以转染的静息T细胞提供了高效、安全的基因递送手段。相较以往核转染或病毒载体方法,该系统简便且无明显细胞损害,为临床翻译铺平道路。此外,LNP X的适用性并不限于T细胞,初步数据提示其可跨多种淋巴细胞及单核细胞发挥传递功能,有望扩展至多样化免疫治疗。
未来研究需重点关注LNP X在体内的生物分布、免疫原性及半衰期,优化靶向机制实现精准递送,降低非目标细胞摄取。关于潜伏HIV清除,联合亚疗法策略的探索也必不可少,比如同时诱导病毒激活并增强免疫清除效应,或诱发感染细胞凋亡。展望未来,mRNA-LNP技术将持续推动感染性疾病治疗新模式,为HIV治愈带来革命性机遇。整体来看,基于LNP X的新型mRNA传递技术以其高效、安全、特异和灵活的优势,标志着激活潜伏HIV疗法的重大进步,为全球HIV感染者带来了更具希望的治疗前景。科学界应持续加快相关基础及临床研究,期望最终实现完全的病毒清除和功能性治愈。随着生物工程技术的不断革新,mRNA治疗正处于转化医学的黄金时代,其在HIV潜伏逆转中的应用,无疑将成为未来抗病毒和免疫治疗领域的核心力量。
。