随着艾滋病病毒(HIV)研究的不断深入,治愈HIV感染的最大障碍之一是病毒在静息CD4+ T细胞中的潜伏状态。潜伏感染使病毒避免被现有的抗逆转录病毒疗法(ART)清除,且在治疗停止后能够迅速复发,引发病毒载量反弹。反转这一潜伏状态,激活病毒转录,从而实现病毒暴露和目标清除,是治愈HIV的关键策略之一。传统的潜伏逆转剂(LRA)多为小分子化合物,虽然它们能激活部分病毒转录,但常受到非特异性激活和细胞毒性的问题限制,且无法有效克服转录过程各阶段的阻碍。近年来,mRNA和脂质纳米粒子(LNP)技术的进步为靶向递送治疗性mRNA到难以转染的静息T细胞提供了可能,促进了更高效、更特异的潜伏逆转方法的发展。 基于LNP技术的mRNA递送系统首次被用于疫苗研发中,成功制备了新冠病毒mRNA疫苗,证明了其高效递送及安全性。
受此启发,研究人员调整LNP的脂质组成和结构,制备出新型的LNP配方(命名为LNP X),极大提高了mRNA在静息CD4+ T细胞中的转染效率。与传统LNP配方相比,LNP X将离子化脂质MC3替换为SM-102,并用β-谷甾醇替代胆固醇,这一设计不仅提升了细胞结合率,还促进了mRNA在细胞质内的高效翻译,且无明显细胞毒性和激活现象。 高效转染的实现使得LNP X能够装载功能性mRNA,如编码HIV转录激活因子Tat蛋白的mRNA。Tat蛋白是一种关键的病毒转录激活因子,能结合病毒长末端重复序列(LTR)中的TAR结构,大幅提升转录延伸过程,切实逆转病毒潜伏状态。利用LNP X将Tat mRNA递送至静息CD4+ T细胞后,离体实验显示HIV病毒各阶段转录产物显著增加,包括转录起始、转录延伸、RNA剪接等多个关键转录步骤,远超传统的T细胞激活剂诱导效果,而这一过程并未伴随T细胞广泛激活,降低了非特异副作用的风险。 此外,LNP X能够共递送更大分子量的mRNA组分,如CRISPR激活(CRISPRa)系统的相关RNA。
该系统利用无切割酶活性的dCas9融合转录激活域,并搭配定向引导RNA(gRNA),特异性激活HIV的LTR启动子,实现高度靶向的潜伏逆转。针对静息CD4+ T细胞,CRISPRa-LNP X有效上调靶基因表达,且对HIV LTR区域的精准激活降低了非靶向转录激活的风险,表现出良好的安全性和特异性。尽管CRISPRa在离体细胞中诱导的HIV转录水平较Tat mRNA略低,但其精准靶向性和可扩展性令人期待,同时为未来联合治疗和基因编辑治疗提供新的思路。 研究还揭示了LNP X优异性能的内在机制,除细胞结合能力提高外,其在mRNA递送至细胞质后的翻译效率亦大幅提升,这表明改善脂质纳米粒子材料和结构对内吞后过程至关重要。与此相反,β-谷甾醇并未显著提高胞内逃逸效率,但其对脂质膜性质的调节可能优化了mRNA释放和稳定性,促进更有效的蛋白质表达。 尽管LNP X及其装载的mRNA展示出极具潜力的逆转作用,研究中亦指出,单一潜伏逆转策略难以彻底清除潜伏病毒库。
静息CD4+ T细胞中的病毒常伴随抗凋亡蛋白过度表达,从而使逆转活化后细胞存活,未能实现有效清除。因此,未来的临床转化需结合潜伏逆转与增强免疫清除或促凋亡策略,以实现根治目标。 从技术层面看,LNP X凭借其高效、低毒的特点,有望取代传统的核酸电穿孔、病毒载体转染等方法,在T细胞相关治疗开发中发挥核心作用。其制备简便、适应性强,且理论上可承载多种RNA组合物,使其成为T细胞基因治疗、癌症免疫治疗及感染性疾病治疗的新工具。此外,如何进一步实现LNP的体内特异性靶向递送、优化免疫反应及体内稳定性,是未来研究的重要方向。 伦理和安全问题同样需重视。
现有数据尚缺乏系统的转录组和代谢组分析,未来需评估mRNA-LNP治疗对宿主细胞生理影响及潜在免疫激活风险。体内动物模型及人体临床试验的设计需严谨,确保剂量安全性和有效性,尤其是在长期疗效和潜在免疫毒性方面的考量。 总的来说,基于LNP X的高效mRNA递送技术为攻克HIV潜伏感染瓶颈提供了革命性工具。通过靶向递送Tat蛋白mRNA及CRISPRa系统,实现病毒特异性、高效且低毒的潜伏逆转,彰显了mRNA治疗技术的广泛应用潜力。在全面攻克HIV感染的道路上,这一突破性进展不仅推动了潜伏逆转剂的新一代开发,也为全新基因治疗策略奠定了坚实基础,期待未来在临床上的成功应用,谱写HIV治愈新篇章。