用复制缺陷HIV工程株对抗HIV变异 控制艾滋病

你听过用繁殖缺陷的雄蚊来干扰正常蚊子繁殖以达到控制蚊子数量的实验吧？HIV治疗也有类似的想法，用复制缺陷的HIV竞争干扰野生型HIV的复制包装，从而控制HIV数量。

　　

介绍

尽管抗逆转录病毒联合治疗(ART)对付艾滋病是有效的，但ART不能治愈，必须终身持续给药——停药会导致病毒反弹，这导致了沉重的负担。尽管进行了数十年的深入研究，每年仍有100万至200万例新的艾滋病毒感染，这种病毒对贫困和服务不足的群体的影响过大。需要新的抗病毒策略，减少给药频率，提高对耐药性进化的遗传屏障。

这项研究策略有点像用释放带有繁殖缺陷的雄蚊来干扰正常蚊子繁殖以达到控制蚊子数量的目的：RNA病毒在复制过程中经常产生有缺陷的病毒颗粒（缺陷干扰颗粒，DIP），缺陷病毒无法自身复制但碰到正常病毒时可以通过资源竞争的方式干扰完整病毒的复制和包装，同时也可能刺激宿主的免疫反应和增强病毒被清除的可能，可作为治疗性干扰颗粒（therapeutic interfering particles，TIP）。基于这个理论，作者开发了一种将缺失克隆到HIV中以产生治疗性干扰粒子(TIPs)。他们发现具有转导能力的TIP是有条件地在完整HIV和缺失HIV中产生的， 当天然病毒被压制时TIP也失去复制机会，因此不具备致病性 。在HIV感染患者细胞、人源化小鼠和感染HIV的非人灵长类动物中注射一剂量的工程化TIPS进行测试。这些实验证实了血清转化、抑制HIV复制、TIP持续至少30周。研究发表在8月9日的《Science》。

基本原理

根据几十年前提出的理论预测，HIV病毒缺失突变能寄生并干扰野生型病毒复制，这种缺陷干扰颗粒(DIP)可以作为治疗药物。治疗性干扰粒子(TIPs)作为DIP的一个子集，如果合理地设计成条件性复制、R₀> 1（ basic reproductive ratio ），可预测能成为单次给药、防逃逸的抗病毒治疗（escape-resistant antiviral therapies）。值得注意的是“R₀>1条件性复制”标准，使得TIPs具备作为单剂量“驱动”治疗药物的潜力，从而克服现有的治疗障碍。在这项工作中，作者开发了一种针对艾滋病毒的TIP。

结果

理论驱动的体外研究表明，长期感染HIV的生物反应器表现出冯马格努斯样振荡(DIP特征)，在HIV中发现了一个在pol-vpr区域的约2.5 kb的缺失突变，满足DIP的要求。通过引入额外的缺失，从所有HIV阅读框中剔除剪接和消除表达，并修复HIV中央多嘌呤通道，DIP被设计成R₀>1的TIP，能够在体外和人源化小鼠中持久抑制HIV复制。这种TIP还在来源自患者的体外培养细胞中建立了潜伏期并抑制了HIV反弹或生长，以及在中断抗逆转录病毒治疗后也抑制了HIV反弹。

为了在生理模型中测试TIP的有效性，作者构建了SIV的模拟TIP慢病毒载体。婴儿恒河猴通过单次静脉注射注射SIV TIP，24小时后通过静脉注射途径感染高致病性SHIV (SF162P3)，跟踪约30周。TIP干预能持久地抑制血浆和淋巴组织中的SHIV病毒载量达4log₁₀，导致疾病的显著减少。正如预测的那样，TIPs在体内有条件复制>6个月，TIP治疗的动物表现出显著改善的免疫反应，没有证据表明炎症增加。SHIV的全长测序未显示出进化、重组或逃逸增加的证据。

结论

流行病学分析认为，HIV病毒载量降低会导致艾滋病发病的显著延迟和传播潜力的显著降低。理论已经提出R₀>1的TIPs具有与野生型病毒建立共同进化军备竞赛的能力，导致抗病毒耐药性进化的遗传障碍非常高。在对感染的恒河猴进行TIP干预的基础上，数学模型表明，单剂量TIPs可以持久地将HIV病毒载量降低到低于世界卫生组织的HIV传播阈值10³拷贝/毫升。这些数据表明，TIPs可以作为一类易于管理的单次给药抗病毒“驱动”疗法的基础。