在全球范围内,艾滋病毒(HIV)感染仍然是重大公共卫生挑战,虽然抗逆转录病毒治疗(ART)极大地改善了患者的生命质量和预期寿命,但目前仍未实现真正的治愈。导致这一难题的主要原因之一是病毒能够在静息的CD4+ T细胞中以潜伏状态存在,形成 HIV 潜伏库,这些细胞内含有整合在宿主基因组中的沉默病毒,检测不到病毒活跃复制,逃避免疫系统和药物的清除。因此,实现逆转这些潜伏病毒的活化使其暴露于免疫系统攻击,成为实现功能性治愈的关键步骤之一。传统的潜伏逆转剂(LRA)如组蛋白脱乙酰酶抑制剂,虽然能够部分唤醒沉默病毒,但其激活作用不足且伴随非特异性毒副作用,未能显著降低潜伏库大小。随着纳米技术和mRNA治疗手段的快速发展,研究者们开始探索利用mRNA携带特异性病毒蛋白编码序列,通过脂质纳米颗粒(LNP)系统高效递送到静息CD4+ T细胞,激活潜伏HIV转录活动,为潜伏病毒的清除提供新的可能性。 最新发表在《Nature Communications》的研究报道了一种创新的LNP配方,称为LNP X,该配方在无需激活前处理的静息CD4+ T细胞中表现出了惊人的mRNA递送效率。
与现有的FDA批准的LNP配方相比,LNP X通过替代传统的阳离子脂为SM-102,并用天然类胆固醇的ß-谷甾醇代替胆固醇,实现了高达75%以上的转染效率而无明显毒性。这一成果极大地突破了以往认为静息T细胞难以转染的观念,也为直接靶向潜伏病毒载体细胞提供了嵌入新工具的技术基础。 研究中,研究团队将编码HIV转录激活因子Tat蛋白的mRNA封装进LNP X中,形成Tat-LNP X。Tat蛋白可以特异性结合病毒LTR区域的TAR结构,有效促进病毒基因的转录延伸和剪接,推动潜伏病毒从沉默状态觉醒。实验结果显示,Tat-LNP X在J-Lat细胞模型和真实患者来源的静息CD4+ T细胞中均能够显著激活潜伏HIV的转录,诱导转录起始、前体转录、剪接以及完整病毒RNA水平大幅提高,同时诱导病毒颗粒释放。最值得关注的是,与抗原激活细胞相比,Tat-LNP X未引起T细胞广泛激活,降低了治疗的免疫副作用风险。
除了Tat蛋白,研究团队还利用LNP X成功递送更复杂的CRISPR激活系统(CRISPRa),通过dCas9基因编辑系统精确定向HIV长末端重复序列(LTR)区域,激活潜伏病毒基因表达。这种高度特异性的基因调控方法,避免了传统LRA的非特异性刺激,降低了对宿主基因表达的影响风险。实验结果表明,CRISPRa-LNP X成功诱导了HIV转录,但其激活水平略逊于Tat-LNP X,且尚未完全激活病毒释放,提示未来需优化CRISPRa系统的递送和表达效率。 LNP X的高效递送机制值得深入探讨。通过细胞成像和靶向探针分析,团队发现ß-谷甾醇替代胆固醇后,LNP X在静息T细胞表面和胞内结合能力大幅提升。尽管内吞体逃逸效率未明显改善,但mRNA在细胞质内的翻译效率显著增强,提示新配方优化了mRNA稳定性和/或蛋白合成环境。
这些新发现不仅为设计更优脂质纳米载体提供方向,也为向其他难以转染的细胞类型递送RNA分子奠定基础。 尽管取得突破成果,研究也指出Tat-LNP X虽能高效激活潜伏病毒,但单独使用尚未使潜伏库明显缩小。这反映了病毒感染细胞内存在诸多抗凋亡机制,潜伏细胞能够抵御由病毒激活导致的细胞死亡。因此,未来研究需要将潜伏逆转剂与细胞凋亡促进剂、免疫激活策略相结合,协同提升潜伏病毒清除效率。 此外,利用LNP递送CRISPR基础的技术,还可能实现基因编辑干预,如切除整合的病毒DNA或敲除病毒共受体CCR5,从而从遗传层面防止病毒复制和感染扩散。LNP X对大分子mRNA的递送能力将极大推动基于CRISPR的精准基因治疗在HIV治疗中的应用。
在安全性方面,LNP X和包裹mRNA未经激活的T细胞均未观察到明显的细胞毒性或激活标志物变化,说明这种新型疗法具有良好的耐受性。不过,深入的转录组及代谢组分析,以及动物模型中的免疫反应评估,是未来临床转化前必须展开的工作。 展望未来,LNP X所代表的mRNA递送技术,作为一种可调控、快速设计和合成的疗法工具,为艾滋病治疗领域提供了新的发展契机。通过精准、高效、安全递送定制的mRNA载体,协调激活潜伏HIV,提高免疫系统对病毒清除的能力,甚至直接通过基因编辑消除病毒DNA,或能最终实现HIV功能性治愈乃至根治。与此同时,这些技术的成功也将推动其它免疫相关疾病,及肿瘤免疫治疗中T细胞功能调控的新方案。 综上所述,通过脂质纳米颗粒实现高效、无毒的mRNA递送至静息T细胞,激活潜伏HIV转录,代表了抗击艾滋病毒最新的技术突破。
未来结合免疫疗法与基因治疗的综合干预策略,有望攻克长期以来艾滋病毒潜伏库带来的治疗难题,迈向HIV根治的美好前景。