超级感染驱动HIV-1缺陷前病毒在非抑制性病毒血症患者中的复制与多样化

本研究针对抗逆转录病毒治疗（ART）无法完全抑制病毒血症（NSV）的罕见临床现象展开深入探索。研究人员发现，在持续低水平病毒血症的患者体内，存在大量具有相同致命缺失但高度多样化的缺陷型HIV-1前病毒。通过单细胞测序和体外感染模型，研究证实超级感染（superinfection）是这些缺陷病毒得以传播和积累新突变的关键机制。这些缺陷病毒表现出干扰野生型病毒复制的特性（R0DEF > 1），但其存在并未改善临床预后。该研究首次在人体中发现HIV-1缺陷干扰颗粒（DIPs），为理解病毒进化、持续性感染及开发新型治疗策略提供了重要依据。

　　

在艾滋病治疗领域，抗逆转录病毒药物（ART）的应用已成为控制HIV-1感染的基石，能够将患者血浆中的病毒载量抑制到检测限以下。然而，仍有一小部分患者尽管长期坚持服药，却始终无法达到完全病毒抑制，表现为非抑制性病毒血症（Non-Suppressible Viraemia, NSV）。这一现象背后的机制复杂，以往多将其归因于病毒耐药突变或潜伏病毒库中克隆扩增的感染细胞。但近年研究发现，许多NSV病例中病毒种群具有高度多样性，且并未检测到耐药突变，暗示存在尚未被揭示的病毒存活和进化机制。

在这一背景下，由约翰斯·霍普金斯大学医学院Vivek Hariharan、Jennifer A. White等领衔的研究团队展开了系统研究，旨在揭示NSV形成的新机制，并特别关注缺陷型HIV-1前病毒是否以及如何参与这一过程。该研究近期发表于《Nature Microbiology》，首次报道了在人体内发现的HIV-1缺陷干扰颗粒（Defective Interfering Particles, DIPs），并深入阐释了其通过超级感染实现传播与多样化的生物学过程。

研究人员主要采用了单基因组测序、数字PCR（dPCR）、定量病毒生长试验（QVOA）、体外感染模型构建与验证、流式细胞术以及单细胞水平的前病毒测序等关键技术方法。样本来源于两名长期接受ART却无法实现病毒完全抑制的HIV-1感染者（P1和P2）。

病毒种群高度多样且缺乏进化迹象

对两名参与者 longitudinal 血浆样本的HIV-1 RNA进行单基因组测序显示，病毒序列具有显著异质性，与以往研究中残余病毒血症多由少数克隆主导的情况截然不同。系统进化分析未发现时间结构特征，病毒种群未呈现多样性积累或 divergence 增加，且不存在与当前ART方案相关的耐药突变，说明NSV并非由持续复制或耐药性选择所驱动。

前病毒以共享致命缺失为特征却高度多样化

通过近全长前病毒测序（FLIP-seq）分析CD4⁺ T细胞中的前病毒，发现两名参与者中绝大多数（P1: 50/54; P2: 64/65）前病毒均携带相同的大片段缺失（P1为1417 nt和313 nt缺失，影响vif、vpr、tat、rev、vpu和env；P2为270 nt缺失，影响vpr、tat、rev和vpu），这些缺失使病毒丧失复制能力。然而，这些具有相同缺失的前病毒在基因组的其他区域却存在大量突变，平均配对距离（APD）分别达到1.38%和1.81%。这种多样性无法用克隆扩增或测序错误解释，强烈暗示缺陷病毒RNA曾被包装进病毒颗粒，进入新的靶细胞，经历逆转录并整合。

缺陷前病毒表达病毒RNA并参与持续病毒血症

数字PCR（dPCR）检测证实，>80%的细胞前病毒携带这些特异缺失。体外刺激患者CD4⁺ T细胞后，上清中55%（P1）和13%（P2）的病毒RNA含有相应缺失。血浆病毒RNA中约50%也来自这些缺陷基因，表明它们对NSV有直接贡献。

分子克隆证实缺失彻底破坏病毒复制能力

将患者中发现的缺失引入复制 competent 的NL4-3毒株，转染HEK293T细胞后发现病毒产量下降超过10万倍，Env蛋白表达与缺失env的阴性对照无差异，证明这些缺失确属“致命性”，缺陷前病毒无法独立产生感染性病毒颗粒。

超级感染是缺陷前病毒传播和多样化的核心机制

研究团队构建了携带患者缺失的报告病毒细胞系（SupT1-Δ1417Δ313-BFP 和 SupT1-Δ270-BFP）。用野生型（WT）病毒超级感染这些细胞后，发现WT病毒的传播被显著抑制，表明缺陷前病毒具有干扰作用（DIPs的典型特征）。更重要的是，仅当存在WT病毒时，缺陷基因组才能被有效包装并感染新的靶细胞，传播效率提升超170倍（P1缺失）和3.69倍（P2缺失）。进一步通过三色 assay 测算，发现Δ1417Δ313缺陷病毒的基本再生数（R₀^DEF）为1.86，说明其具备体内传播能力。

单细胞测序证实体内存在超级感染细胞

对患者p24⁺ CD4⁺ T细胞进行单细胞分选和近全长前病毒测序，成功在两名参与者中各发现一个细胞同时含有缺陷前病毒（携带特征性缺失）和一个完整前病毒，为体内超级感染导致缺陷前病毒传播提供了最直接的证据。

结论与意义

本研究首次在人体内证实了HIV-1缺陷干扰颗粒（DIPs）的存在。其核心结论是：在特定NSV患者中，病毒 reservoir 由大量携带相同致命缺失但高度多样化的缺陷前病毒主导。这些缺陷前病毒本身无法复制，但通过被野生型病毒超级感染，其RNA得以被包装并传播至新的靶细胞，在此过程中不断积累新的突变，从而实现其基因组的多样化和持久存在。它们虽能干扰野生型病毒复制（R₀^WT从6.40降至0.84）并具备一定的自主传播能力（R₀^DEF > 1），但并未对患者的疾病进展（如极低的CD4⁺ T细胞最低点）产生有益的临床影响。

该研究革新了对HIV-1缺陷前病毒的传统认知，证明其并非简单的“进化死胡同”，而是病毒在宿主压力下的一种特殊生存策略，是病毒与宿主相互作用的重要组成部分。同时，该研究也对基于工程化DIPs（如TIPs）的治疗策略提出了重要警示：尽管在动物模型中显示出潜力，但其在人体内的实际效果和临床收益仍需审慎评估。研究为理解病毒 persistence、进化动力学以及开发靶向病毒库的新策略提供了宝贵的理论基础和实验依据。