AAV病毒递送HIV抗体可“治愈”艾滋病

来源：金斯瑞生物

人类免疫缺陷病毒（HIV）的感染，会导致获得性免疫缺陷综合症（acquired immunodeficiency syndrome，AIDS)。经过一代代科学研究人员的持续努力和抗逆转录病毒疗法的改进，艾滋病已从严重致死疾病，成为可控制的疾病。虽然目前使用抗逆转录病毒药物治疗可以抑制病毒复制，使血浆病毒低于临床可检测水平，但并不能治愈艾滋病。病毒会长期潜伏在病人体内，一旦患者忘记服药、因经济或其他原因放弃治疗，HIV病毒极可能会升级到危险水平。这不仅给感染者带来风险，也会给整个社会带来风险：当病毒得不到充分控制时，传播的可能性就会增加。为了保持对艾滋病的控制，病人必须遵守严格的药物治疗方案，比如在余生中每天或每周坚持服用药物。

第一个AIDS治愈的患者“柏林病人”Timothy Ray Brown是艾滋病病毒阳性，他同时患有急性髓性白血病。为了治疗白血病，医生们首先使用放射线来杀死几乎所有的白细胞。此过程十分危险，白细胞组成了免疫系统，保护我们免受致病病毒和细菌的侵害。之后，医生为Timothy Ray Brown进行骨髓移植，骨髓提供形成白细胞所必需的干细胞。医生进行骨髓移植可以治疗布朗的白血病，还可以解决他的艾滋病毒感染问题。这是由于为Timothy Brown选择骨髓捐献者时，医生选择了一个具有罕见基因突变的捐赠者，即CCR5 Δ32突变，该突变可以防止大多数HIV株感染白细胞，因为HIV需要与共受体CCR5或CXCR4中的一种结合进入细胞。

图1. HIV进入：HIV通过病毒gp120蛋白与细胞表面的受体CD4结合，然后病毒与其共受体CCR5或CXCR4结合。与共同受体结合使病毒与细胞表面融合，进入细胞内部引起感染。 （图片来源：国家过敏和传染病研究所）

在从捐赠者那里成功移植后，Timothy Brown拥有了一个充满抗HIV细胞的新免疫系统。自从移植后，他不需要服用任何用于治疗艾滋病的抗逆转录病毒药物，三年内他血液中也没有检测到艾滋病病毒，已达“功能性治愈”，即在没有持续的抗逆转录病毒治疗的情况下实现病毒复制的长期抑制。

今年这一治疗方案被成功复制， 3月初，Nature发表了介绍“伦敦病人”的文章，病人被诊断患有霍奇金淋巴瘤和HIV-1感染。 2016年病人接受CCR5 Δ32/Δ32造血干细胞移植16个月后停止服用抗逆转录病毒治疗，HIV-1缓解已达18个月。

然而这一方法的推广和应用上有着许多限制：

• 首先，骨髓移植是一种高风险的手术，会造成许多并发症，包括移植物抗宿主病(graft-versus-host disease, GVHD)。为了防止此类并发症发生，移植接受者必须服用药物来抑制免疫系统，但这种抑制使患者更容易受到细菌和病毒的伤害。

• 其次，寻找骨髓供体非常困难，供体细胞表面上的自我识别分子与受体细胞表面上的分子必须非常匹配才有可能进行成功的移植。由于这些限制，我们不太可能将骨髓移植用作艾滋病的大规模治疗方法。

• 另外，值得注意的是，具有CCR5突变的HIV抗性的人仍然产生CXCR4，CXCR4是HIV进入的替代共同受体，可以被某些HIV病毒使用。因此，具有CCR5缺陷的细胞仍然可以被罕见形式的HIV感染。并且HIV的表面蛋白 gp120 突变率很高，当 CCR5不能结合时，病毒有可能很快进化，采用备选方案与CXCR4 结合。

过去几十年单克隆抗体（mAb）为疾病的治疗带来了革命性的改变，在艾滋病的治疗方案中，单克隆抗体对广泛的HIV分离株具有强大的中和活性。这些广泛中和单克隆抗体(Broadly Neutralizing Antibodies, bNAbs)不仅可以指导疫苗设计以在体内产生抗体，也可以直接施用于猴子和人中作为替代治疗方法。目前许多研究表明，抗体对猕猴感染的杂合SHIV（Simian-human Immunodeficiency Viruses）和人感染的HIV复制具有显著的抗病毒作用（注：SHIV为猴子和人的嵌合病毒，方便人源抗体的靶向）。

例如，Nussenzweig，Zanvil A. Cohn和Ralph M. Steinman发现了抗体BNC117和10-1074，可以用于靶向病毒外部的蛋白质并募集身体的免疫系统以对抗感染，治疗的最终目标是通过增强的免疫反应在人体内有效地抑制病毒。

抗体药物在体内可存留的时间长于逆转录病毒药物，可降低给药频率。同时， 3BNC117和10-1074从两个不同的角度攻击HIV，两种药物一起给药可能防止病毒进化后逃逸。这种方法已经在动物和临床试验上获得了成功。在Nature发表的1b期临床试验中，参与者停止服用抗逆转录病毒药物，在六周内接受三次输注两种bNAbs，在9个病人中，这一治疗的抑制效果在不同的个体中可以持续15甚至超过30周（中位数为21周），且不会产生耐药性。

图2. HIV-1 bNAbs的抗病毒活性。gp160抗体的主要抗病毒特性是HIV中和。无细胞病毒中和依赖于抗体对受体/共受体附着的抑制或与靶细胞的病毒融合。同时,bNAb可以促进先天免疫细胞通过Fc依赖性机制（例如抗体依赖性细胞介导的细胞毒性）清除受感染细胞。也可以在粘膜部位防止HIV-1感染。(图片来源： Hugo Mouquet, 2014)

通过抗体输注可以不同程度地抑制病毒复制，但艾滋病人仍需要重复输注以维持体内的抗体浓度。使用腺相关病毒（AAV）进行基因转移有望实现单次给予AAV载体承载单克隆抗体后实现长期的病毒抑制,即“功能性治愈”。腺相关病毒（AAV）是一种无害高效载体。使用腺相关AAV病毒载体一旦感染细胞，就可以使细胞无限地生成病毒载体中承载的基因所表达的蛋白。

Desrosiers教授团队近期报导了他们通过免疫接种在艾滋病预防和治疗方面取得的进展。他们将AAV编码的单克隆抗体3BNC117,10-1074和10E8递送至感染SHIV-AD8的四只猕猴。一只猕猴（rh2438）在接受治疗后持续产生了3BNC117和10-1074，这与SHIV病毒载量持续下降至不可检测的水平相关。并且，在这一“迈阿密猴”中，已超过3年检测不到病毒残留。在对另外12只猕猴的进一步研究中，他们使用AAV将4种单抗递送至“四联单抗组”或将两种单抗递送至“二联单抗组”。“四联单抗组”的两只猕猴在这一“鸡尾酒疗法”中，病毒载量受到了合理水平的抑制。该研究提供了AAV递送bNAb来“功能性治愈”艾滋病的证据。3BNC117和10-1074的浓度在猕猴中相对较高，导致抗性病毒存在。因此，Desrosiers教授也指出，我们应该更好地理解抗药物抗体（ADA），以促进研究人员在人类物种中应用新方法。

图3. 通过AAV递送中和单克隆抗体可实现猕猴的SHIV感染功能性治愈

虽然此报道中，只有一只猴子表现出了艾滋病的功能性治愈，但这一结果，就像柏林病人一样，表明了这种治疗概念的可行性，为科学界进一步攻克艾滋病的研究指明了方向。

参考来源：

1.https://www.hiv.gov/federal-response/funding/budget

2.https://physician-news.umiamihealth.org/new-hiv-treatment-strategy-can-provide-long-term-viral-suppression-according-to-miller-school-study/

3.https://americansforcures.org/patient_story/tim-brown-hiv-aids-cured-stem-cells/

4.https://medicalxpress.com/news/2018-09-clinical-trials-antibody-therapy-hiv.html

5.Gupta, et al. (2019) HIV-1 remission following CCR5Δ32/Δ32 haematopoietic stem-cell transplantation. Nature. doi: 10.1038/s41586-019-1027-4

6.Hütter, et al. (2009) Long-Term Control of HIV by CCR5 Delta32/Delta32 Stem-Cell Transplantation. N Engl J Med, 360: 692-698

7.Martinez-Navio, et al. (2019) Adeno-Associated Virus Delivery of Anti-HIV Monoclonal Antibodies Can Drive Long-Term Virologic Suppression. Immunity 50：567-575

8.Mendoza, et al. (2018) Combination therapy with anti-HIV-1antibodies maintains viral suppression. Nature 568: 479-484

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