阻止艾滋病在腦中復(fù)制貝克曼研究所用外泌體攜藥入血腦屏障儻蠢椿蠐糜諫窬系統(tǒng)疾病治療

2021年6月3日，聯(lián)合國艾滋病規(guī)劃署發(fā)布的一則新聞標題屬實矚目：四十年抗艾經(jīng)驗表明，到2030年終結(jié)艾滋病可以實現(xiàn)。

且不論聯(lián)合國艾滋病規(guī)劃署的雄心壯志能否在10年后實現(xiàn)，現(xiàn)有的難題仍舊是人類不得不面對的。

人類免疫缺陷病毒（艾滋病毒，HIV）是一種感染人類免疫系統(tǒng)細胞的慢性病毒。20%的艾滋病患者感染艾滋病毒后，病毒會穿越血腦屏障進入人類大腦，并在大腦中繁殖，導(dǎo)致患者產(chǎn)生艾滋病毒相關(guān)神經(jīng)認知障礙（HAND）。

然而，抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物卻受限于血腦屏障，無法進入，這也導(dǎo)致了艾滋病毒不能在血液中復(fù)制，卻可以在腦中復(fù)制。為此，科學(xué)家們一直在嘗試解決穿越血腦屏障的問題。

近日，美國貝克曼研究所基因治療中心的研究人員使用外泌體將抗HIV蛋白遞送到感染 艾滋病毒的小鼠的細胞中。這種蛋白質(zhì)可以附著在艾滋病毒的遺傳物質(zhì)上并阻止其復(fù)制，結(jié)果表明，小鼠骨髓、脾臟和大腦中的艾滋病毒水平顯著降低。

相關(guān)文章以題為“Exosome-mediatedstableepigeneticrepression of HIV-1”發(fā)表在《自然·電子學(xué)》上。

阻止大腦中艾滋病毒的復(fù)制

人類免疫缺陷病毒-1 （HIV-1） 是人類免疫缺陷病毒最常見的致病株。一旦進入人體后，它們會將RNA遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)化為DNA并將其整合到宿主細胞的DNA中，然后病毒會劫持細胞的RNA和產(chǎn)生蛋白質(zhì)的機器來制造新的副本。

阻斷艾滋病毒復(fù)制的藥物稱為抗逆轉(zhuǎn)錄病毒療法（ART），旨在將體內(nèi)的病毒載量降低到無法檢測到的水平，使其無法傳播給未感染的個體。這種方式已被證明在抑制病毒方面非常成功，使許多艾滋病毒患者能夠過上健康長壽的生活。然而，接受ART的人的細胞DNA中仍然有病毒基因組的拷貝庫。一旦治療停止，這些“原病毒”就會重新激活，產(chǎn)生新的病毒顆粒。此外，抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物耐藥性的出現(xiàn)可能會挑戰(zhàn)抗病毒治療的療效。

另一方面，在艾滋病患者體內(nèi)，脂多糖（lipopolysaccharide ，LPS）含量會顯著升高，這是一種腸道正常菌群中的組成成分。LPS進入血液后會侵蝕血腦屏障血管，導(dǎo)致血腦屏障出現(xiàn)裂縫，感染艾滋病毒的細胞乘機進入大腦。

目前，業(yè)內(nèi)提出了控制艾滋病毒的“阻止和鎖定”機制，即病毒DNA被阻止復(fù)制并有效地鎖定在其宿主的DNA內(nèi)。

此前曾有報道，病毒5 '長末端重復(fù)序列（LTR） 的高甲基化會導(dǎo)致艾滋病毒感染細胞模型以及一些長期接受ART治療的個體出現(xiàn)潛伏期。研究人員推斷5'LTR的靶向DNA甲基化可能代表“阻斷和鎖定”策略的有希望的途徑。

因此，研究人員猜測表觀遺傳蛋白，如DNA甲基轉(zhuǎn)移酶3A（DNMT3A），可用于下調(diào)HIV-1轉(zhuǎn)錄。他們開發(fā)了一種靶向HIV-1啟動子的鋅指蛋白 （ZFP-362），該蛋白與DNA甲基轉(zhuǎn)移酶3A的活性結(jié)構(gòu)域融合，可以誘導(dǎo)長期穩(wěn)定的HIV-1表觀遺傳抑制。

“我們開發(fā)的ZPAMt蛋白（上述蛋白融合體）被包裝到外泌體納米顆粒中，可以進入細胞，并通過表觀遺傳學(xué)的方式使艾滋病毒沉默，”該研究的作者、來自美國加州大學(xué)洛杉磯分校的教授凱文·莫里斯博士說，“我們的研究表明，這些納米顆粒可以系統(tǒng)地‘阻斷和鎖定艾滋病毒達。這是第一次成功地將‘阻斷和鎖定用于在大腦中治療艾滋病毒?！?/p>

其中， ZPAMt蛋白被設(shè)計為附著在病毒復(fù)制所必須的LTR區(qū)域，該蛋白質(zhì)中有一個表觀遺傳標記，可以改變病毒遺傳信息的表達方式。它的作用是抑制遺傳信息的表達，從而使病毒無法分裂和繁殖。

當(dāng)研究人員對感染艾滋病毒的小鼠進行基于外泌體的治療時，他們發(fā)現(xiàn)外泌體遞送的蛋白質(zhì)能夠使感染艾滋病毒的細胞沉默。此外，感染艾滋病毒的小鼠表現(xiàn)出骨髓、脾臟和大腦中艾滋病毒表達的抑制。

作者表示，這項創(chuàng)新技術(shù)不僅可以治療艾滋病，還可以治療其他疾病，包括影響大腦的疾病，如阿爾茨海默癥和帕金森癥。

目前，這項研究僅在小鼠身上進行過測試，作者稱目前沒有資金支持其進行人體試驗。

10年內(nèi)終結(jié)過于理想

“我們開發(fā)的ZPAMt蛋白（上述蛋白融合體）被包裝到外泌體納米顆粒中，可以進入細胞，并通過表觀遺傳學(xué)的方式使艾滋病毒沉默，”該研究的作者、來自美國加州大學(xué)洛杉磯分校的教授凱文·莫里斯博士說，“我們的研究表明，這些納米顆?？梢韵到y(tǒng)地‘阻斷和鎖定艾滋病毒表達。這是第一次成功地將‘阻斷和鎖定用于在大腦中治療艾滋病毒?！?/p>

其中，ZPAMt蛋白被設(shè)計為附著在病毒復(fù)制所必須的LTR區(qū)域，該蛋白質(zhì)中有一個表觀遺傳標記，可以改變病毒遺傳信息的表達方式。它的作用是抑制遺傳信息的表達，從而使病毒無法分裂和繁殖。

當(dāng)研究人員對感染艾滋病毒的小鼠進行基于外泌體的治療時，他們發(fā)現(xiàn)外泌體遞送的蛋白質(zhì)能夠使感染艾滋病毒的細胞沉默。此外，感染艾滋病毒的小鼠表現(xiàn)出骨髓、脾臟和大腦中艾滋病毒表達的抑制。

作者表示，這項創(chuàng)新技術(shù)不僅可以治療艾滋病毒，還可以治療其他疾病，包括影響大腦的疾病，如阿爾茨海默癥和帕金森癥。

目前，這項研究僅在小鼠身上進行過測試，作者稱目前沒有資金支持其進行人體試驗。

但是，全球在獲得ART治療上存在不平等，特別是對于低收入國家的人口。2021年7月，世衛(wèi)組織發(fā)布的一份報告指出，2020年170萬感染艾滋病毒的兒童中約有46%沒有接受治療，并且約有15萬兒童是新感染的。

簡而言之，僅靠ART不足以幫助我們戰(zhàn)勝艾滋病。因此，開發(fā)艾滋病毒預(yù)防性疫苗已被很多公司提上日程。但艾滋病毒的多樣性和病毒的免疫逃避策略，使艾滋病毒成為“我們這一代最大的生物醫(yī)學(xué)挑戰(zhàn)”。

在艾滋病疫苗開發(fā)思路的三波浪潮之中，其科學(xué)范式都側(cè)重于刺激免疫系統(tǒng)產(chǎn)生能夠滅活病毒的中和抗體。

其中，在以靶向T細胞的思路中，由美國和泰國皇家政府之間達成合作——RV144試驗。他們在2003年9月到2009年8月在泰國招募了16，402名成年人。這項試驗是唯一能夠證明任何真實世界有效性措施的候選藥物，其預(yù)防艾滋病毒感染的有效性為31.2%，但31%仍與獲得監(jiān)管部門批準所需的數(shù)字相去甚遠。

以莫德納、強生為代表的則是基于刺激免疫系統(tǒng)的B細胞產(chǎn)生針對病毒的廣泛中和抗體（bnAbs）。

目前， 莫德納開展了一項人體臨床試驗，該公司希望在9月底之前招募56名沒有艾滋病的健康成年人，以測試疫苗的安全性和基本免疫反應(yīng)。

而強生的一項名為Imbokodo的艾滋病疫苗IIb期臨床試驗因未能提供足夠保護力而失敗。強生的第二項名為Mosaico的研究將繼續(xù)進行，該研究將在美洲和歐洲的男男性行為者和跨性別者中測試不同成分的艾滋病疫苗方案。

目前，全世界正在進行20多項艾滋病疫苗試驗。在這個疫苗學(xué)的“新時代”，最終能否解決“ 我們這一代最大的生物醫(yī)學(xué)挑戰(zhàn)”？只有時間才能證明一切。 （綜合整理報道）（編輯/多洛米）