艾滋病毒(HIV)潜伏感染是当前治疗艾滋病面临的最大挑战之一。病毒能够整合入宿主静止的CD4+ T细胞基因组,长期保持转录沉默状态,使得现有的抗逆转录病毒治疗(ART)难以根除病毒。虽然ART能有效抑制病毒复制,降低艾滋病的发病率和死亡率,但并非治愈方案,患者必须终身服药,且病毒潜伏库仍可在治疗中断后引发病毒复发。近年来,科学家们开拓了“激活并消除”策略,旨在激活潜伏病毒转录,随后依靠病毒自身的破坏性效应或者免疫系统的清除功能,消减体内潜伏病毒库,从而实现功能性‘治愈’。然而,传统小分子潜伏激活剂(LRA)面临效力有限、选择性差及免疫抑制等难题,促使研究者寻找更加精准且低毒的替代方案。mRNA技术与脂质纳米颗粒(LNP)递送体系的发展,为HIV潜伏逆转带来了革命性的前景。
基于mRNA的治疗能够精确编码特定蛋白质,如HIV转录激活蛋白Tat,直接介入病毒转录过程,有望克服传统LRAs无法触及的转录阻滞环节。然而,长期以来静止的CD4+ T细胞由于其独特的细胞状态,对基因递送系统表现出高度抵抗,限制了mRNA疗法在该细胞中的应用。为此,研究团队设计并优化了一种创新的LNP配方(称为LNP X),通过将传统用于核苷酸递送的离子化脂质MC3替换为SM-102,并引入自然存在的胆固醇类似物β-谷甾醇,显著提升了纳米颗粒与静止CD4+ T细胞的结合与穿膜效率。多个实验显示,在未对T细胞进行活化预处理的情况下,LNP X递送mRNA的效率达到75%以上,且无细胞毒性或诱导T细胞激活的迹象。这项突破性技术为潜伏期HIV逆转提供了稳定且安全的传递载体,更加精准地作用于难以转染的静止CD4+ T细胞。为了验证LNP X的功能性,研究者将表达HIV Tat蛋白的mRNA封装于LNP X中,称为Tat-LNP X。
实验采用来源于接受有效ART治疗、体内病毒处于抑制状态的艾滋病毒感染者外周血CD4+ T细胞。结果表明,Tat-LNP X处理显著激活了HIV的各阶段转录,从启动到转录延长、剪接,甚至病毒释放RNA均明显上调。更重要的是,此过程无细胞毒性,也未诱发全身性T细胞活化,避免了传统LRAs带来的免疫系统副作用。尽管Tat-LNP X已能显著提升病毒转录产物,却未导致潜伏细胞数量的立即减少,这与潜伏感染细胞过表达抗凋亡蛋白质相关,提示未来需结合其他免疫激活或凋亡诱导手段共同使用。除了Tat蛋白mRNA,LNP X还成功实现了更大型、复杂的CRISPR转录激活系统(CRISPRa)的递送,进一步证明其强大的递送能力。该系统利用死性Cas9(dCas9)结合特定指导RNA,精确定位到HIV长末端重复序列(LTR)启动子区域,带动目标基因转录活化而不破坏宿主基因组。
通过LNP X递送的CRISPRa组件在体外非活化CD4+ T细胞中表现出良好活性,成功诱导内源性CD25表达上调。针对HIV LTR的导向RNA也能有效引发病毒转录,显示出对潜伏病毒高度的特异性和安全性。该技术为未来靶向病毒潜伏库并精准激活潜伏病毒提供了基石。深入机制研究借助SNAPswitch系统发现,LNP X的高效性并非源于内体逃逸能力的增强,而是离子化脂质及贝塔-谷甾醇的组合提升了LNP与T细胞的结合及胞质内mRNA翻译效率。此发现为纳米颗粒设计提供了新的思路,有望推动针对其他难以转染细胞的RNA治疗发展。未来展望方面,LNP X技术具备广阔的临床潜力。
现有研究未发现明显的急性毒性或免疫激活,提示其作为潜伏逆转剂的安全性良好。要实现体内应用,亟需开展免疫原性、体内分布和稳定性等系统评估。同时,结合针对T细胞的配体修饰以实现靶向递送,将进一步提升效率并降低脱靶风险。此外,结合凋亡敏化剂或免疫细胞疗法的联合策略,或将真正实现潜伏病毒的彻底清除。总之,借助mRNA与LNP技术的突破,科学界在攻克艾滋病毒潜伏期逆转这一难题上迎来关键进展。通过高效递送Tat蛋白mRNA及CRISPRa系统,LNP X突显出其在静止CD4+ T细胞内的优越性能,为HIV治愈研究开辟新路径。
随之而来的临床转化与联合治疗策略的探索,将有望终结艾滋病毒潜伏感染带来的医学挑战,造福数千万受艾滋病威胁的患者。