艾滋病病毒(HIV)依赖于感染人类免疫系统中的CD4+ T细胞存活并复制,经过长期的抗病毒治疗(ART),虽然能够有效抑制病毒复制,改善患者生活质量,但无法根除体内潜伏感染的病毒库,成为实现根治的最大障碍。HIV在静息状态的CD4+ T细胞中以潜伏形式存在,这些细胞不会主动表达病毒蛋白,因而难以被免疫系统识别和清除。激活这些潜伏细胞中的病毒表达,进而促使其被免疫系统消灭或自行死亡,是实现“活化-清除”策略的关键步骤。然而,受限于传统化合物性潜伏逆转剂(LRA)效率有限、靶向性差且具一定毒副作用,多年来一直未能取得满意的临床疗效。近年来,mRNA和脂质纳米颗粒(LNP)技术的进步为基因疗法领域带来巨大突破,研究团队基于这一前沿技术,开发出一种全新配方LNP X,实现了高效、安全地将治疗性mRNA递送至难以转染的静息CD4+ T细胞,打开了逆转HIV潜伏的新局面。LNP X独特之处在于使用了SM-102作为离子化脂质,以及替代传统胆固醇的天然植物甾醇——β-谷甾醇,优化了纳米颗粒的细胞结合和胞内释放效率。
相比于先前用于RNA递送的patisiran类LNP,LNP X在不需预激活T细胞的条件下,转染效率提高至75%以上,同时保持极低的细胞毒性,充分展现出对静息CD4+ T细胞的友好兼容性。研究中,通过将编码HIV调控蛋白Tat的mRNA封装于LNP X,成功激活了来自服用ART的患者体外分离CD4+ T细胞中的病毒转录。Tat蛋白能够结合病毒RNA中的转录调节元件,极大提升病毒基因转录的有效延伸,攻破了过去潜伏逆转剂仅能启动转录起始,却难以有效克服延伸和剪接障碍的瓶颈。该策略不仅在转录起始、延伸、剪接和完成环节均显示出显著诱导作用,Tat-LNP X的潜伏逆转效果远超常用于体外实验的强烈刺激剂PMA和PHA。更重要的是,与传统刺激剂不同,该纳米颗粒策略在无需激活T细胞的同时,诱导病毒表达显著提升,尽可能减少免疫系统因过度活化而产生的副作用。此外,LNP X亦具备递送更复杂RNA组合的能力,研究团队将其用于封装CRISPR激活(CRISPRa)系统的三种RNA组分,包括编码无切割活性的dCas9-VP64、MS2-p65-HSF1激活因子及引导RNA,实现对宿主细胞及病毒DNA的精准转录激活。
以CRISPRa-LNP X,成功诱导了靶向细胞内内源性CD25基因的表达,展现了该系统在精确调控基因表达方面的巨大潜力。针对HIV病毒长末端重复序列(LTR)启动子设计的特异性引导RNA配合LNP X递送,也在HIV患者外周血中证实了病毒转录水平提升,标志着高效、靶向、非刺激性潜伏逆转剂的可行性。虽然CRISPRa诱导的潜伏逆转效果略低于Tat-LNP X,但其极高的特异性和低副作用,使其成为未来联合治疗策略的重要候选。该技术的安全性通过多项指标得到验证,流式细胞术显示,LNP X处理后静息T细胞的细胞活性和激活标志物表达几乎未见变化,强调其非免疫激活的优良性能。相比传统核转染和病毒载体,LNP X递送mRNA具有制备简便、工艺可控、毒性低及临床转化潜力强等诸多优势。考虑到目前临床上已有基于LNP的mRNA疫苗及小干扰RNA疗法获批应用,LNP X平台的成熟为未来HIV攻克研究增添了信心。
请注意,尽管Tat-LNP X和CRISPRa-LNP X均能显著逆转HIV潜伏状态,逆转后的病毒激活细胞并未在体外实验中明显减少潜伏病毒DNA,这提示仅靠潜伏逆转尚不足以清除储存库,需辅以免疫增强和细胞毒杀策略等组合手段。未来研究将聚焦于利用LNP X载体递送结合免疫调节因子、凋亡促进剂或瘤内基因编辑工具,协同加速潜伏病毒清除。此外,探索LNP X在体内分布、免疫原性评估及靶向递送修饰,将进一步推动在临床中的应用。目前对LNP X翻译效率高于传统纳米颗粒的机理初步归因于其提高的胞内mRNA稳定性或增强的核糖体招募效率,细胞吞噬及内体逃逸效率并无显著差异。随着对该载体的深入解析,定制化设计将助力实现病毒特异性和细胞靶向性的完美结合。综上,基于LNP X的mRNA递送策略开创了对抗HIV潜伏感染的新时代,利用病毒自身调控蛋白和先进基因编辑体系,实现高效且靶向的病毒激活,有望为患者带来真正意义上的功能性治愈。
通过相关研究持续推进,该技术未来或将拓展应用至其他免疫难治性疾病及癌症治疗领域,展现mRNA治疗在精准医学时代的无限潜力。