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2022年HIV研究进展第3期

编译者:hujm发布时间:Jul 30, 2022点击量:68 来源栏目:采集报告

人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus, HIV),即艾滋病(AIDS,获得性免疫缺陷综合征)病毒,是造成人类免疫系统缺陷的一种病毒。1983年,HIV在美国首次发现。它是一种感染人类免疫系统细胞的慢病毒(lentivirus),属逆转录病毒的一种。HIV通过破坏人体的T淋巴细胞,进而阻断细胞免疫和体液免疫过程,导致免疫系统瘫痪,从而致使各种疾病在人体内蔓延,最终导致艾滋病。由于HIV的变异极其迅速,难以生产特异性疫苗,至今无有效治疗方法,对人类健康造成极大威胁。

自上世纪八十年代以来,艾滋病的流行已经夺去超过3400万人的生命。据世界卫生组织(WHO)统计,据估计,2017年,全世界有3690万人感染上HIV,其中仅59%的HIV感染者接受抗逆转录病毒疗法(ART)治疗。目前为止HIV仍然是全球最大的公共卫生挑战之一,因此急需深入研究HIV的功能,以帮助研究人员开发出可以有效对抗这种疾病的新疗法。为阻止病毒大量复制对免疫系统造成损害,HIV感染者需要每天甚至终身服用ART。虽然服用ART已被证明能有效抑制艾滋病发作,但这类药物价格昂贵、耗时耗力且副作用严重。人们急需找到治愈HIV感染的方法。

生物谷小编梳理了一下近期生物谷报道的HIV研究方面的新闻,供大家阅读。

1.Nature子刊:新研究对HIV如何逃避免疫监测提出新的见解

doi:10.1038/s42003-022-03235-w

加拿大多伦多大学医学微生物学专业的住院医师Jonathan Cook博士正在研究HIV病毒上的关键蛋白,这些蛋白对于开发有效的HIV疫苗至关重要。Cook说,“这些蛋白非常有趣,因为它们是病毒感染人类的必要条件。通过阻断它们的功能,我们可以避免你经常看到的多种感染。”

在一项新的研究中,Cook与多伦多大学医学院的Jeffrey E. Lee教授和Lee实验室的Adree Khondker揭示了关于HIV病毒如何与免疫系统相互作用的新信息。相关研究结果近期发表在Communications Biology期刊上,论文标题为“Conformational plasticity of the HIV-1 gp41 immunodominant region is recognized by multiple non-neutralizing antibodies”。

利用萨斯喀彻温大学加拿大光源(Canadian Light Source)发出的CMFC光束线,这些作者分析了HIV病毒表面上的蛋白。他们发现一种称为gp41的蛋白的主要免疫优势区(primary immunodominant region, PID)充当了诱饵---将免疫系统的反应转移到一个错误的目标。这种策略使这种病毒能够成功地感染人类细胞并导致疾病。

2.Nat Biotechnol:一种新型技术或仅需通过单次注射就能治疗HIV感染

doi:10.1038/s41587-022-01328-9

近日,一篇发表在国际杂志Nature Biotechnology上题为“In vivo engineered B cells secrete high titers of broadly neutralizing anti-HIV antibodies in mice”的研究报告中,来自以色列特拉维夫大学等机构的科学家们通过研究开发了一种新型独特的AIDS疗法,其或能被开发成为疫苗或对HIV患者进行一次性治疗。本文研究中,研究人员分析了如何工程化改造患者机体中的B细胞,从而促使其分泌抗HIV抗体来应对病毒的感染。

在过去20年里,由于实施了将这种致死性疾病转化为慢性疾病的治疗性手段,很多AIDS患者的生活得到了明显改善,然而,在找到能为患者提供永久性治愈的治疗方法之前,科学家们或许还有很长的一段路要走,其中一种可能性的方法就是进行一次性注射,这种策略是在Barzel博士的实验室中开发的,其所开发的技术能对患者体内的B细胞进行遗传工程化改造来使其分泌能抵御HIV病毒的中和性抗体。B细胞是一类负责产生抵御病毒等微生物的抗体的白细胞,其主要产生自骨髓中,当其成熟时B细胞能进入血液和淋巴系统中,并从这些位点达到机体不同部位。

研究者Barzel解释道,直到现在仅有少数科学家能在体外对B细胞进行工程化改造,这项研究中我们首次在体内对其改造并使得这些细胞能产生所想要的抗体,这种基因工程技术是利用源自病毒的病毒载体来完成的,这些病毒会被设计成为不会对机体造成损伤,而只是将编码抗体的基因带入机体的B细胞中。此外,在这种情况下,研究人员就能准确地将抗体引入到B细胞基因组的理想位点中,所有接受疗法的动物模型都会产生反应且机体中含有大量的所需抗体,研究人员从血液中产生了抗体并且确保其能有效中和培养皿中的HIV病毒。

基因编辑是通过CRISPR技术来完成的,研究者表示,他们将CRISPR能引导基因的能力加入到了理想的位点中,同时还利用病毒载体将理想的基因引入到了理想的基因中,这样一来,研究人员就能对患者机体中的B细胞进行工程化改造,他们利用利用了两种AAV家族的病毒载体,其中一种携带编码理想抗体的序列,另一种携带编码CRISPR系统的序列,当CRISPR切断B细胞基因组中的所需位点时,其就会直接引入所需的基因,即编码抵御HIV病毒的基因。

3.Nature:小型临床试验表明两种广泛中和抗体组合使用可长时间抑制HIV

doi:10.1038/s41586-022-04797-9

在一项新的小型研究中,来自美国国家过敏症与传染病研究所(NIAID)、弗雷德里克国家癌症研究实验室、美国国家卫生研究院临床中心、哈佛医学院、洛克菲勒大学和加拿大枫叶医学诊所的研究人员发现在感染早期就开始接受抗逆转录病毒疗法(ART)的HIV感染者在接受了两种广泛中和抗HIV抗体(bNAb)注射之后,在没有接受ART治疗的情况下实现了长时间的HIV抑制。这些研究结果表明在未来联合bNAb疗法可能为HIV感染者提供了一种日常ART的替代方案。相关研究结果于2022年6月1日在线发表在Nature期刊上,论文标题为“Combination anti-HIV antibodies provide sustained virological suppression”。

尽管口服抗逆转录病毒药物在控制HIV水平方面非常有效,但是对一些HIV感染者来说,坚持每天服药可能是困难的。此外,这些药物可能会因终身使用而产生长期的副作用,并为耐药性病毒的产生提供了可能性。在之前的研究中,单一的bNAb在抑制HIV病毒水平方面只显示出有限的成功,部分原因是抵抗bNAb的HIV要么已经存在,要么在个体身上出现。为了解决这个问题,这些作者测试了两种bNAb---3BNC117和10-1074---的联合使用(下称3BNC117/10-1074),它们靶向HIV表面的不同部分。

这些作者在2018年9月至2021年1月期间进行了一项由两部分组成的临床试验。第一部分是一项1期随机、安慰剂对照临床试验,涉及14名HIV参与者。这些参与者在感染的早期阶段开始了ART治疗,而且在第一次注射3BNC117/10-1074或安慰剂后不久就停止了ART治疗。这些参与者接受了最多八次3BNC117/10-1074或安慰剂的注射---第一个月两次,此后每月一次,为期24周。每两周测量一次HIV病毒水平和CD4+ T细胞计数。

这项新研究的目的是看看在没有ART治疗的情况下,3BNC117/10-1074治疗是否能抑制HIV。在接受3BNC117/10-1074治疗的7名参与者中,没有人在注射后28周之前重新开始ART治疗,相比之下,在接受安慰剂的7名参与者中,有6人重新开始ART治疗。停用ART治疗的时间中位数分别为39.6周(3BNC117/10-1074治疗组)和9.4周(安慰剂对照组)。

4.JCI Insight:抗体依赖性细胞毒性可能有助于防止母乳喂养期间的HIV母婴传播

doi:10.1172/jci.insight.159435

在一项新的研究中,来自美国疾病控制与预防中心、波士顿大学医学院和波士顿医学中心的研究人员发现称为抗体依赖性细胞毒性(antibody dependent cellular cytotoxicity, ADCC)的抗体功能和HIV毒株的ADCC敏感性可能会影响HIV在母乳喂养期间从母亲到婴儿的传播。这些数据提示着,通过疫苗等方式增强ADCC可能不足以防止HIV传播,因为慢性感染者体内可能携带对ADCC有抗性的毒株。这些研究结果为疫苗可能需要诱导的免疫学特征提供了新的见解,以帮助阻止HIV传播。相关研究结果于2022年3月24日发表在JCI Insight期刊上,论文标题为“Antibody-dependent cellular cytotoxicity (ADCC) responses along with ADCC susceptibility influence HIV-1 mother to child transmission”。

这些作者评估了暴露于HIV-1的婴儿的传播前血浆以及相应的传播性和非传播性母亲的母乳和血浆中的ADCC和中和抗体(nAb)特性,这些样品来自一个明确界定的HIV母婴传播队列。所有的母亲都是HIV感染者,而他们的婴儿出生时未受感染。尽管所有的婴儿在出生后一年内都是母乳喂养,但有些婴儿感染了HIV,而有些则没有。

在一个明确确定的母婴HIV传播队列中评估了来自暴露于HIV-1的婴儿的传播前血浆、来自相应的传播性和非传播性母亲的母乳和血浆中的ADCC和中和抗体特性。所有这些母亲都感染了HIV,而她们的婴儿出生时未受感染。虽然所有婴儿都是母乳喂养到一岁,但有些人感染了HIV,而有些人没有。

这项新的研究表明,具有较高的传播前ADCC和暴露于更多的ADCC易感毒株的婴儿不太可能感染HIV-1。这意味着消除传播的努力将需要既改善高危人群的ADCC反应,又考虑到最有可能传播这种病毒的感染者体内循环的HIV毒株的ADCC敏感性。

5.Nat Commun:在HIV-1治疗后控制者中,短暂的病毒暴露驱动体液免疫反应

doi:10.1038/s41467-022-29511-1

极少数的HIV-1感染者被称为“治疗后控制者(post-treatment controller, PTC)”,他们在中断所有抗逆转录病毒治疗后能够控制他们体内的感染。了解支配他们免疫反应的基本机制对于开发HIV-1疫苗和实现缓解的新型治疗策略都是至关重要的。在一项新的研究中,来自法国多家研究机构的研究人员探究了一些观察到短暂的病毒活动的治疗后控制者的体液免疫反应---也被称为抗体介导的免疫反应。他们发现这些治疗后控制者的体液免疫反应既有效又强劲,这可能有助于在没有治疗的情况下控制HIV-1感染。相关研究结果于2022年4月11日发表在Nature Communications期刊上,论文标题为“Transient viral exposure drives functionally-coordinated humoral immune responses in HIV-1 post-treatment controllers”。论文通讯作者为巴斯德研究所体液免疫学实验室主任Hugo Mouquet博士。

在HIV-1感染者中,有很小一部分人在接受早期治疗并维持数年后,当他们的治疗被中断时,有能力长期控制这种病毒。然而,这种控制的机制还没有被完全阐明。

这些作者对治疗后控制者进行了详尽的研究,以便与治疗后非控制者相比,描述他们的体液免疫反应(即他们产生的B细胞和特定抗体)。他们发现体液免疫反应的情况根据在受试者身上观察到的病毒活动而有所不同。

在经历短暂的病毒活动的治疗后控制者中,这种病毒在中断治疗后恢复了低水平的活动,短暂暴露于病毒抗原会诱发(1)强烈的抗HIV-1体液免疫反应,包括更频繁地干预HIV-1包膜特异性记忆B细胞;(2)产生具有交叉中和作用的抗体,具有“效应”抗病毒活性,先天免疫细胞识别与这些抗体结合的受感染细胞,从而促使它们被清除;(3)血液中非典型记忆B细胞和活化辅助性T细胞亚群的增加。

这种特异性的、多功能的、强劲的体液免疫反应可以帮助在没有治疗的情况下控制感染。然而,其他在治疗中断后HIV-1仍持续检测不到的治疗后控制者没有形成强烈的体液免疫反应。这些作者继续对这些患者的控制机制进行调查。

6.Nature:科学家发现抗HIV-1抗体治疗可抑制病毒感染

doi:10.1038/s41586-022-04597-1

HIV-1感染仍然是一个无法治愈的公共卫生问题。抗逆转录病毒疗法(ART)在抑制病毒复制和预防疾病进展方面非常有效,但由于潜伏前病毒库稳定地整合到CD4 T细胞基因组中,因此需要终身药物管理。在没有抗逆转录病毒治疗的情况下,向人类施用抗HIV-1广泛中和抗体(bNAbs)是安全的,并且能够有效地预防感染,降低病毒血症和维持抗体敏感病毒的病毒抑制。有人提出,广泛中和抗体可以作为ART的辅助药物,或作为旨在诱导长期无ARTHIV-1缓解的独立维持治疗。近日,洛克菲勒大学的研究学者们在Nature上发表了一篇题为“Prolonged viral suppression with anti-HIV-1 antibody therapy”的学术论文,评估了重复bNAb联合治疗维持长期病毒抑制的有效性及其对HIV感染者潜伏病毒库的大小和组成的影响。

在本研究中,研究人员进行了一项临床研究,其中HIV感染者在存在或不存在ART的情况下,在20周内接受了七剂两种广泛中和抗体3BNC117和10-1074的组合,对其安全性、耐受性和抗病毒活性进行了研究。

研究发现,3BNC117和10-1074的药代动力学特征在病毒抑制期间与同时存在的抗逆转录病毒药物无关,并且在20周内多次给药后不会改变。在没有预先筛查抗体敏感性的情况下,17名(76%)可评估的1组受试者中有13名在ART停用后至少20周内保持病毒抑制。在第20周后仍然受到抑制的个体中,反弹时3BNC117和10-1074的平均血清浓度分别为3.5和28.3μg·ml−1。为了检查病毒单克隆抗体敏感性测试对病毒反弹时间的潜在影响,研究人员对储库和血浆反弹病毒进行了事后分析。研究发现,事后敏感性分析并不能预测病毒反弹的时间。在病毒被抑制20周以上的个体中,当其中一种抗体的血清浓度达到10μg·ml−1以下时,会出现反弹的病毒血症。在接受所有七个抗体剂量的人中,有两个人在一年后保持了抑制。抗体治疗6个月后进行的储库分析显示完整的前病毒储库的大小和组成发生了变化。相比之下,这些人的缺陷库没有明显的减少。

7.Nature子刊:利用高通量液滴微流控技术对来自接受ART药物治疗的HIV感染者的HIV前病毒及其宿主整合位点进行测序

doi:10.1038/s41551-022-00864-8

人类免疫缺陷病毒(HIV)的感染是通过将它的基因组整合到受感染的宿主细胞中,进入可逆的潜伏状态,从而逃避抗逆转录病毒治疗(ART)。在单个细胞中对HIV前病毒(provirus,即病毒基因组整合进宿主细胞DNA的HIV)和相邻的宿主DNA连接(DNA junctions)进行测序的能力可以突出它的作用机制和在受感染细胞中的持久性。然而,由于背景人类DNA的数量高出1.5亿倍,这一实验很难进行。

在一项新的研究中,来自加州大学旧金山分校、华盛顿大学、美国国家卫生研究院和陈-扎克伯格生物中心的研究人员通过高通量微流控分析---对天然环境下的的HIV DNA进行基于液滴的全基因组扩增,展示了全长的HIV前病毒如何连接到HIV-宿主DNA连接。他们进行了PCR反应来标记含有HIV前病毒的液滴,对来自当时正在接受抑制性ART治疗的HIV感染者的受感染细胞进行测序和检测,以检测和测序成对的HIV前病毒基因组和整合位点。这项研究试图改善对持久受到HIV病毒感染的细胞库(下称HIV病毒库)的遗传分析。相关研究结果于2022年3月28日在线发表在Nature Biomedical Engineering期刊上,论文标题为“Droplet-microfluidics-assisted sequencing of HIV proviruses and their integration sites in cells from people on antiretroviral therapy”。

这项新的研究表明,与现有的PCR方法相比,这些作者开发的方法使得他们能够更有效地研究HIV前病毒。他们通过表征潜伏的HIV病毒库的特征,对体内的HIV遗传图谱进行了全面的分析,突出了HIV病毒库在HIV持续存在中的作用。现有的方法是具有挑战性的,因为稀缺性和缺乏明确的表面标志物来识别遭受HIV潜伏感染的细胞。他们利用所描述的SIP-Seq方法,提供了一种快速、经济和可扩展的过程,他们将它应用于接受ART治疗的感染者,以突出潜伏的HIV病毒库中存在的克隆扩增细胞(clonally expanded cells)。这一策略适用于所有HIV感染,也适用于其他在生命周期中具有整合状态的病毒性疾病。

8.Stem Cell Rep:科学家识别出对HIV耐受的免疫细胞的可持续来源

doi:10.1016/j.stemcr.2022.03.003

基因工程技术能让机体免疫细胞对HIV和SIV产生一定的耐受性,近日,一篇发表在国际杂志Stem Cell Reports上题为“Generation of SIV-resistant T cells and macrophages from nonhuman primate induced pluripotent stem cells with edited CCR5 locus”的研究报告中,来自威斯康星大学麦迪逊分校等机构的科学家们通过研究利用这种对HIV耐受的免疫细胞进行患者临床试验取得了非常可喜的成果,研究人员找到了从猴子机体中制造大量抗病毒免疫细胞的方法,其或能允许科学家们未来在临床前动物模型中进行这种免疫疗法的安全性和有效性试验,这项令人鼓舞的研究或许能帮助开发出治疗HIV感染的新型可替代策略。

Igor Slukvin等人建立了一种临床前模型,用于从猴子机体中产生并检测iPSC所衍生的工程化T细胞。利用名为CRISPR/Cas9的基因编辑工具,研究人员提出了编码特定蛋白CCR5的基因代码,CCR5对于HIV进入到宿主机体T细胞中非常重要,随后剔除了CCR5的猴子iPSCs就能转化为T细胞,但同时其也受到了SIV的挑战。让研究人员高兴地是,工程化的T细胞能被保护免于SIV的感染,而且携带完整CCR5的T细胞能很容易就被感染;接下来的实验结果表明,iPSC衍生的CCR5被剔除的T细胞或能在SIV感染的猴子体内存活且发挥功能,同时还能帮助控制甚至消除病毒感染。

综上,本文研究结果表明,研究人员开发了一种新型平台来帮助进一步在非人类灵长类动物模型中探索基于基因编辑的iPSCs是否能作为治疗HIV/AIDS的新型疗法。

9.Nat Commun:科学家发现HIV潜在药物靶点!

doi:10.1038/s41467-022-29346-w

人类免疫缺陷病毒(HIV)通过操纵宿主分子结构进行复制和传播。那些对病毒复制所必需的或可促进病毒复制的宿主蛋白和复合物被称为依赖性因子,而那些抑制病毒复制的宿主蛋白和复合物被称为限制因子。抑制依赖性因素的作用或增强限制性因素的活性可能会显著限制病毒的复制和传播,因此,这些因素可以作为治疗干预的靶标。迄今为止,科学家们已经筛选了上百个HIV宿主因子,描述了它们与病毒蛋白、核酸或核糖核蛋白复合物的直接相互作用。然而,这些宿主因子绝大多数尚未在原代细胞中得到功能验证。近日,发表在Nat Commun上的一篇题为“A functional map of HIV-host interactions in primary human T cells”的学术论文使用CRISPR-Cas9 RNPs在原代CD4 + T细胞中系统靶向了426个与HIV生命周期有关的基因,确定了它们对HIV复制的功能影响,同时进行深度测序,以量化每个扰动的等位基因敲除效率,监测HIV-1激发后7天内病毒感染情况。

研究人员在364个靶向基因中实现了有效的敲除(>50%的等位基因),并确定了86个改变HIV感染的候选宿主因子。这些因子中有47个通过独立供体中的多重基因编辑进行验证,包括23个具有限制性活性的因子。这23个限制因子在敲除时增加HIV复制,而62个基因产生依赖因子表型,减少敲除时HIV复制;一个基因PELO产生了依赖于供体的冲突表型。进一步研究发现,在候选依赖性因子中,细胞计数随着时间的推移而增加,与保护免受持续病毒感染的细胞病变效应一致。而限制因子敲除后细胞计数随时间推移而减少,与病毒感染增加和细胞死亡增加一致。没有表型但具有有效编辑的因子导致细胞计数随时间没有显着变化。基因编辑效率和HIV-1表型在独立供体中高度一致。在86个候选宿主因子中,40个先前与NCBI基因参考功能(GeneRIF)数据库中的HIV感染有关,而46个未曾报道过在HIV感染中的作用,且其中几个代表了潜在的药物靶点,为理解HIV生物学提供了许多新的途径。

10.Virol J:利用UV-LED灯可高度有效杀死冠状病毒和HIV

doi:10.1186/s12985-022-01754-w

在一项新的研究中,来自加拿大多伦多大学士嘉堡校区的研究人员办公室和公共场所使用的灯泡可以用来消灭冠状病毒和HIV。他们利用可以在白光和有消毒作用的紫外线(UV)之间交替使用的UV-LED灯杀死了这两种病毒。相关研究结果近期发表在Virology Journal期刊上,论文标题为“A UV-LED module that is highly effective at inactivating human coronaviruses and HIV-1”。论文通讯作者、多伦多大学士嘉堡校区生物科学系助理教授Christina Guzzo说,通过廉价的改装,它们也可能用于许多标准的照明装置中,为公共场所带来“独特的吸引力”。

Guzzo说,“如果能够杀死这些孢子,那么就可以合理地说,我们应该能够杀死在环境中经常遇到的大多数病毒。”在紫外线照射的20秒内,这些孢子的生长下降了99%。

这些作者随后构建出含有冠状病毒或HIV的飞沫,以模拟人们在公共场合遇到病毒的典型方式,如咳嗽、打喷嚏和出血。然后将这些飞沫暴露在紫外线下,并放入培养物中,以观察是否有任何病毒保持活性。仅仅暴露30秒,这两种病毒的感染能力就下降了93%。

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