艾滋病治愈路上的巨大障碍:HIV病毒储存库

2020-09-22 来源:腾讯新闻   关键字:防艾 艾滋

艾滋病治愈路上的巨大障碍:HIV病毒储存库

  原标题:艾滋病治愈路上的巨大障碍-HIV病毒储存库

  抗病毒治疗能够有效地抑制HIV在感染者体内复制,大大改善感染者的生存质量。但HIV病毒储存库,这一在HIV中存在的“隐秘的角落”,成为病毒彻底清除及实现艾滋病治愈的最大障碍。

  病毒储存库早在1995年就被发现存在于HIV感染者体内,1997年又发现经过有效抗反转录病毒治疗(antiretroviral therapy, ART)的感染者体内也存在病毒储存库。

  HIV在体内的复制需要通过将遗传物质整合至宿主基因组中才能完成。病毒DNA整合至宿主基因组后,由于受某些细胞(如静止CD4+T淋巴细胞)的特定状态的影响,如紧致的细胞染色体结构、转录因子(p-TEFb、NF-κB)受限、转录后RNA向核外转运受阻等,导致病毒复制过程不能完成。在有效的ART下,长期稳定存在的、整合了可完整复制的HIV DNA的被感染细胞,被称为HIV病毒储存库。这些HIV DNA与宿主基因组整合后持续存在,成为持续性感染和停药后病毒反弹的主要因素。

  静止CD4+T淋巴细胞是HIV病毒储存库存在的主要场所。在每百万个外周血单个核细胞(peripheral blood mononuclear cell, PBMC)中约有1~10个被HIV潜伏感染的静止CD4+T淋巴细胞,一个感染者体内约有105~106个这种被HIV潜伏感染的静止CD4+T淋巴细胞。此外,其他细胞如巨噬细胞、造血干细胞,或某些药物难以到达的淋巴组织和解剖学部位,如中枢神经系统和肠相关淋巴组织,都存在HIV病毒储存库,这些地方的储存库更加难以清除。HIV病毒储存库的大小通常以HIV DNA水平来表示。HIV DNA的存在形式主要包括游离DNA和整合的前病毒DNA两种。游离DNA的半衰期很短(约2.9d),整合的前病毒DNA的半衰期则大约为44个月。研究发现,在不进行治疗的情况下,感染者体内游离DNA水平会随着感染时间的延长而逐渐下降;相反,整合的前病毒DNA占比会逐渐升高,并在一定时间后会达到相对稳定的状态。因此,整合的前病毒DNA是HIV病毒储存库的主要存在形式。

  1. 建立时间早

  有研究报道,HIV感染者在出现急性期症状10d内开始ART,即使病毒复制得到有效控制,也不能阻止病毒储存库的形成。另一动物模型研究发现,在恒河猴人为感染猴免疫缺陷病毒(simian immunodeficiency virus, SIV)的3d内给予抗病毒治疗,停药后也会出现病毒反弹,说明HIV病毒储存库在感染早期就已建立。

  2. 半衰期长

  在ART下,整合的前病毒DNA其半衰期长达44个月,也就是说如果单纯靠药物治疗,储存库需要73年的时间才能自然衰减为零,这也是目前艾滋病患者需要终身服药的原因。

  3. 可完整复制的病毒少

  由于HIV在反转录中具有高突变率的特点,储存库中整合的可以完整复制的病毒DNA仅占11%,其余均为突变或是缺失的病毒,即大部分储存库不能产生完整的病毒。

  HIV病毒储存库的大小是独立于CD4+T淋巴细胞计数和HIV载量之外的疾病进展预测指标。法国ANRS PRIMO Cohort和ANRS SEROCO Cohort队列研究发现,急性期时HIV DNA水平越高,CD4+T淋巴细胞计数下降速度越快,越易发展至AIDS。英国SPARTAC Cohort队列研究发现,停药时HIV DNA水平越高,停药后病毒反弹越快。

  病毒储存库的存在是HIV持续性感染的一个主要因素,清除HIV病毒储存库策略方面的研究成为艾滋病彻底治愈的热点和难点。目前,在清除储存库策略方面的研究主要集中在激活加清除、早治疗及细胞或免疫疗法几个方面。

  1. 激活加清除

  该方法利用潜伏细胞激活剂(latency reversing agents, LRAs)将病毒储存库激活,联合抗病毒药物或其他免疫手段清除病毒及潜伏感染细胞。前不久,《科学》杂志头条报道了一位巴西圣保罗男子在接受抗病毒药物(马拉韦罗)和烟酰胺(维生素B3)的治疗后,于2019年3月停止了抗病毒治疗;直到现在,该患者体内没有检测到HIV;更有趣的是,此名巴西病人不仅没有出现反弹,而且他的HIV抗体也下降到极低的水平。这暗示他可能清除了淋巴结和肠道中的被感染的细胞。烟酰胺可能的作用机制为:它可以使染色体由紧致结构变为疏松结构,有利于HIV的转录,从而“唤醒”潜伏的HIV。

  2. 早治疗

  相较于慢性期治疗,开展早期治疗能够有效降低体内HIV DNA水平,而早治疗停药后HIV DNA仍维持较低水平,甚至会继续降低。在早期治疗方面最著名的是密西西比婴儿案例。该婴儿在出生后30h内开始接受抗病毒治疗至18个月,婴儿体内一直检测不到HIV DNA和HIV载量。在停药后的第27个月婴儿体内出现病毒反弹,此案例提示我们,早期ART不仅能够有效抑制病毒的复制,也能够降低储存库的水平,同时也有可能延迟停药后病毒复制反弹的时间。

  3. 细胞或免疫疗法

  细胞或免疫疗法治疗艾滋病是在其他疾病领域,特别是遗传免疫缺陷病和癌症的成功带动下开始的,尤其是在柏林患者Timothy Brown治疗HIV取得成功之后。这位艾滋病患者在患急性髓系白血病后,接受了CCR5 Δ32缺失的纯合子捐献者的造血干细胞移植治疗。在停药后10多年的时间里未出现病毒反弹,且在他的血液和组织中也检测不到任何有复制能力的HIV的存在,被称为是目前唯一一位被治愈的艾滋病患者。另外一位艾滋病感染者“伦敦病人”也是在确诊患有霍奇金淋巴瘤并开始化疗后,接受了CCR5 Δ32缺失的纯合子捐献者的造血干细胞移植治疗,其体内HIV DNA水平也迅速下降。目前是停药1年半左右的时间,尚未出现病毒反弹,其体内同样也没有检测到有复制能力的HIV。

  虽然这两位艾滋病患者在进行造血干细胞移植后都实现了艾滋病的缓解甚至治愈,但他们都进行过放化疗,移植时也都进行了清髓。这本身也许就能杀死被感染的CD4+T淋巴细胞,无论是否移植了CCR5 Δ32基因突变的骨髓,都能彻底清除病毒。两位患者都出现过移植物抗宿主病(GVHD),免疫系统可能杀灭了所有被感染的CD4细胞。因此这种移植CCR5 Δ32缺失的纯合子的造血干细胞方法是否可行,还需要更多的病例去验证。

  此外,CCR5 Δ32基因缺失的人群主要在欧洲,我国这种人群比例极低,所以用这种方法治疗我国的艾滋病患者的可行性并不高。

  总结:尽管清除病毒储存库对于艾滋病的治愈是很大的挑战,但是在ART后,病毒储存库会在数年内保持相对稳定状态,打破这种稳态会给清除病毒或控制持续性感染带来希望。了解病毒储存库的特点,继续研究病毒储存库的潜伏机制、开展早期ART、利用LRA激活病毒储存库联合免疫治疗、开发其他策略,都是未来在清除储存库、实现HIV治愈道路上可探索的方法与策略。

  文章来源:关艾汇 北京医科大学 陆小凡博士

  (来源:腾讯新闻 感染科李平医生)

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