艾滋病病毒(HIV)感染至今仍是全球公共卫生面临的重大挑战,尽管抗逆转录病毒治疗(ART)可以有效抑制病毒复制,但病毒的潜伏储存库使得彻底治愈极为复杂。HIV潜伏状态中,病毒基因组整合入宿主静息CD4+ T细胞,但不表达病毒蛋白,因而逃避免疫系统监视和药物作用。一旦停用ART,这些潜伏病毒可以重新激活,导致病毒载量反弹。针对这一问题,科研人员一直在探索如何激活潜伏病毒,即所谓的“激活并消灭”策略,试图通过诱导潜伏病毒转录激活后,由宿主或病毒自身机制清除感染细胞,最终实现病毒根除。 新时代的核酸技术推动了潜伏逆转代理(LRA)的开发,传统的小分子LRAs虽然在体外实验中有效诱导HIV RNA表达,但因靶向广泛且功效有限,目前尚未在临床试验中成功缩减病毒储库。此外,这些化合物往往带来免疫抑制或细胞毒性,阻碍其临床应用。
为此,特异性更强、副作用更低的新一代LRAs应运而生,其中基于mRNA的疗法因其高效、灵活的特性备受关注。 mRNA分子能够编码病毒或宿主调控蛋白,递送至静息T细胞后实现体内蛋白合成,精准激活病毒转录过程。关键是有效将mRNA传递至这些难以转染的静息CD4+ T细胞,且不诱导过度细胞激活或毒性。近期一项突破性研究中,科研团队开发了一种新型脂质纳米颗粒(LNP)配方,命名为LNP X。该配方结合了SM-102离子化脂质和β-谷甾醇,显著提高了mRNA递送效率,实现对原代静息CD4+ T细胞高达75%以上的转染率,且无明显细胞毒性或激活表现,打破了以往需激活T细胞才能高效递送的限制。 LNP X的优势不仅体现在转染效率上,还包括其独特的递送机制研究揭示,β-谷甾醇的加入虽未明显提升内体逃逸效率,却促进了纳米颗粒与细胞的结合及随后细胞质内mRNA的高效翻译,这种优化后的递送途径极大增强了靶细胞中功能蛋白的表达。
基于该技术,研究者将编码HIV转录激活蛋白Tat的mRNA包装进入LNP X,成功诱导了临床来源的CD4+ T细胞中沉默病毒的转录激活。Tat蛋白通过结合HIV长端重复序列(LTR)的转录响应元件(TAR)促进转录延伸和前体mRNA的完整加工,从根源激活病毒表达。 实验中,Tat-LNP X处理的CD4+ T细胞表现出所有关键HIV转录环节的显著上调,包括启动、延伸、剪接等过程,甚至相比强刺激剂PMA/PHA,转录激活效果更为强劲。更值得关注的是,Tat-LNP X触发了病毒颗粒的产生,表明潜伏病毒被成功唤醒,不再沉默。最重要的是,该过程未伴随传统的T细胞全激活,降低了潜在的炎症风险和不良反应,为临床应用奠定了安全基础。尽管如此,单独的Tat介导的诱导未导致潜伏病毒携带细胞数量的显著减少,提示仍需结合免疫清除或细胞凋亡促进剂等后续策略完成病毒储库打击。
除了Tat mRNA,研究团队还利用LNP X递送了更为复杂的CRISPR激活系统(CRISPRa),该系统使用无切割功能的dCas9融合转录激活域,通过导向RNA靶向HIV LTR区域,激活潜伏病毒的基因转录。该CRISPRa-LNP X同时共封装了编码dCas9-VP64、MS2-p65-HSF1激活因子和特异性gRNA的多种mRNA及RNA组分,实现了非刺激性条件下对静息CD4+ T细胞精准基因激活。在实验室细胞和患者来源细胞中均表现出诱导HIV转录的显著效果,且细胞存活和激活状态无明显变化,展现了极佳的治疗应用前景。 当前这项技术的潜力不仅在于高效激活潜伏库,更展示了mRNA-LNP平台在开发高度特异性、可定制化抗病毒策略中的广阔应用。例如,将来可利用LNP X递送CRISPR-Cas9实现潜伏病毒基因剔除,或编辑宿主基因如CCR5以阻断病毒入侵。此外,利用mRNA编码不同的免疫调节蛋白或抗病毒因子,结合基因编辑工具,可望构建多层次、综合的抗HIV免疫疗法。
虽然体外及离体条件下显示出良好疗效,LNP X及其载体技术在临床前及人体应用中仍需完成针对药代动力学、安全性、免疫原性和组织分布的深入研究。尤其是针对静息T细胞的体内靶向递送技术研发尤为关键,未来可能通过配体改造实现更高的靶向性和递送效率,最大化治疗效果并最小化副作用。适宜剂量、给药途径及联合治疗方案也需要临床试验中持续优化。 总结而言,革新的LNP X脂质纳米颗粒技术为长期以来困扰HIV治疗的潜伏病毒激活难题提供了崭新解决方案。通过安全高效地递送编码激活蛋白Tat或CRISPRa基因编辑元件的mRNA,实现了静息CD4+ T细胞潜伏病毒的有效转录逆转,推动了“激活并消灭”策略向临床转化迈出坚实一步。未来结合其他清除策略,配合免疫系统修饰,有望引领艾滋病病毒治愈疗法进入新纪元。
随着mRNA疗法技术不断成熟,该平台还将为多种难治性病毒感染和免疫相关疾病的治疗开辟创新路径,彰显其在精准医疗领域的巨大潜力。