盘点：近期HIV重要的学术成果
2017-02-15 MedSci MedSci原创
虽然有效的抗HIV药物已经将艾滋病转变成了一种慢性可控的疾病，你可以携带着HIV一直生活，并且不会死于HIV感染，但终生治疗与完全治愈仍然存在很大不同，如果能找到一种既经济又能够规模化开展的HIV治愈方法，现在寻找HIV治愈方法的研究得到了越来越多的关注。小M整理了近期HIV亮点研究进展，与大家分享。【1】Retrovirology：灭活的全HIV疫苗SAV001可引发抗HIV免疫应答，安全性
虽然有效的抗HIV药物已经将艾滋病转变成了一种慢性可控的疾病，你可以携带着HIV一直生活，并且不会死于HIV感染，但终生治疗与完全治愈仍然存在很大不同，如果能找到一种既经济又能够规模化开展的HIV治愈方法，现在寻找HIV治愈方法的研究得到了越来越多的关注。小M整理了近期HIV亮点研究进展，与大家分享。
用灭活的全病毒颗粒制作疫苗来预防病毒性疾病已经十分普遍。然而，对于HIV疫苗，尽管灭活的全病毒疫苗在体内可以产生由抗体介导的强免疫应答的能力，但是由于固有的安全性问题，这种方法在很大程度上被人们所否定。HIV-1的分化体B NL4-3通常通过删除nef和vpu基因，并用蜜蜂蜂毒肽信号肽的编码序列取代Env信号肽的编码序列来减弱其毒性并增强复制能力。该试验通过将该遗传修饰的病毒（gmHIV-1NL4-3）灭活并配制成灭活的全HIV疫苗，然后用于I期人体临床试验（试验注册：临床试验NCT01546818）。试验将gmHIV-1NL4-3在A3.01人T细胞系中培养增殖，随后进行病毒纯化并用aldrithiol-2和γ-射线照射灭活。招募接受cART的33名HIV-1阳性志愿者进行单盲，安慰剂对照的I期人体临床试验以评估安全性和免疫原性。
实验结果显示，患者对该基因修饰并和灭活全HIV-1疫苗（SAV001）耐受良好，无严重不良事件。gmHIV-1NL4-3特异性PCR扩增结果显示，无论在体外的T淋巴细胞中，还是在接受了疫苗注射的患者体内，均无明显证据表明病毒出现明显复制增殖情况。此外， SAV001显着增加了对HIV-1蛋白的抗体应答。疫苗血浆中的抗体还发现了可识别感染细胞表面上的HIV-1包膜蛋白，并增强了抗HIV-1 B, D, 和 A 亚型的能力。
灭活的全HIV疫苗SAV001可引发抗HIV免疫应答，而且十分安全，但这种免疫应答是否预防HIV感染仍需进一步探索。
肛管鳞状细胞癌（SCCAC）的产生与肛门生殖器人乳头状瘤病毒相关，并且患者常伴有HIV感染。同时，SCCAC在患者放化疗后常出现高局部缺血（LRF）率。由于西妥昔单抗可以增强人类乳头状瘤病毒引起的口咽SCC放化疗的治疗效果，因此试验旨在探索放化疗SCCAC中使用西妥昔单抗能否减小患者的LRF。
试验共入组45例伴有HIV感染的I-III期的SCCAC患者接受放化疗。治疗方法为：45-54 Gy的放射治疗原发性肿瘤和局部淋巴结，西妥昔单抗每周一次，共8周期。两周期的顺铂合并5-氟尿嘧啶化疗。该试验预计检测3年LRF率至少降低50%，假设历史数据的LRF为35%。
使用预先指定的终点（LRF或活着无LRF且随访<3年）的二项式比例估计，3年LRF率为42％（95％CI，28％-56％;单侧P =0.9），而通过使用与历史数据一致的定义和方法Kaplan-Meier分析的评估为20％（95％CI，10％-37％）。Kaplan-Meier评估的三年PFS为72％（95％CI，56％-84％），OS为79％（95％CI，63％-89％），4级毒性发生率为26％，与治疗相关死亡率为4％。
试验结果可以看出，伴有HIV的SCCAC患者的确需要放化疗，虽然使用西妥昔单抗可以减少患者的LRF发生率，但是20％的复发率和26％的4级毒性发生率表明患者继续治疗需要采用更为有效和毒性更小的方案。
在一项新的研究中，来自美国加州大学伯克利分校和美国国家卫生研究院的研究人员着重关注第四种蛋白Nef---这种蛋白劫持宿主蛋白---是HIV杀伤力所必需的。他们获得了Nef结合到一种主要宿主蛋白时的高分辨率图片，并且发现这种宿主蛋白的一部分有望成为下一代抗HIV药物的靶标。通过阻断Nef结合的这种关键性宿主蛋白的这一部分，阻止或延缓HIV可能是可行的。相关研究结果近期发表在eLife期刊上，论文标题为“How HIV-1 Nef hijacks the AP-2 clathrin adaptor to downregulate CD4”。论文通信作者为Juan S Bonifacino和James H Hurley。
在这项研究中，论文第一作者Xuefeng Ren获得Nef结合到AP2上的高分辨率图片，所采取的手段为先对这些蛋白进行结晶，然后利用X射线照射这种复合物。利用所产生的X射线衍射谱，她计算出它的三维结构。如今，她正在对结合到CD4受体的Nef-AP2复合物进行结晶以便在AP2或CD4上寻找其他可能的药物靶标，从而阻止Nef将CD4视作垃圾而将它送到溶酶体进行降解。
【4】Hypertension：早期肾功能不全与HIV感染者高血压的发生有关！！！
亚临床肾病与一般人群高血压的发生相关，但在HIV感染者中缺乏相关的数据。近日，心血管权威杂志Hypertension上发表一篇研究文章，研究者评估了来源于跨部门女性艾滋病研究的823例HIV感染者和267个未感染HIV的妇女肾脏功能和与高血压导致的肾功能损伤发生之间的关系。
该研究为多中心、前瞻性队列研究，包含在美国的HIV感染和未感染的女性队列。研究人员测量了研究对象的基础肾脏生物标志物，包括采用血清胱抑素C估计的肾小球滤过率、尿白蛋白/肌酐比值；另外包括7个肾小管损伤的尿中生物标志物：α-1-微球蛋白、白细胞介素-18、肾损伤分子-1、中性粒细胞明胶酶相关的载脂蛋白、肝细胞脂肪酸-结合蛋白、N-乙酰β-尿和α1-酸-糖蛋白。研究者使用多变量Poisson回归评估了肾脏生物标志物与高血压发生之间的相关性，高血压发生被定义为连续2次因使用抗高血压药物而就诊。
在9.6年的中位随访中，有288名HIV感染者（约35%）出现高血压。在HIV感染的妇女中，更高的尿白蛋白/肌酐比值与高血压的发生独立相关（尿白蛋白/肌酐比值每次增倍的相对危险度为1.13，95%可信区间为1.07-1.20），也与较低的估计肾小球滤过率（每降低10mL/min/1.73 m2肾小球滤过率相对危险度为1.10；95%可信区间为1.04–1.17）独立相关。
没有肾小管损伤和肾功能障碍的生物标志物与HIV感染妇女的高血压发生存在独立相关性。相反，在没有HIV感染的妇女中，尿白蛋白/肌酐比值与高血压发生不存在相关性，而尿中高水平的IL-18、α1-酸-糖蛋白和N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶与高血压发病密切相关。
这些结果提示早期肾小球损伤和肾功能不全可能参与了HIV感染者高血压的发病机制。在未感染的妇女中肾小管标志物与高血压的相关性应在其他研究中进行验证。
在一项新的研究中，来自美国怀特海德研究所、拉根研究所和布罗德研究所的研究人员利用CRISPR-Cas9基因编辑技术鉴定出三个有望用于治疗HIV感染的新靶标。他们描述了如何利用CRISPR筛选HIV感染但不是细胞存活所必需的人基因的方法鉴定出5个基因---它们的三个在早前的利用RNA干扰（RNAi）的研究中并未被鉴定出。他们的方法也能够被用来鉴定出针对其他的病毒性病原体的治疗性靶标。相关研究结果于2016年12月19日在线发表在Nature Genetics期刊上，论文标题为“A genome-wide CRISPR screen identifies a restricted set of HIV host dependency factors”。论文通信作者为David M Sabatini、Eric S Lander、Nir Hacohen和Bruce D Walker。
Sabatini观察到，“考虑之前发表的一些文献，我们吃惊地发现存在如此少的宿主因子是HIV感染所需的。”而且，Sabatini注意到“这种基于CRISPR的筛选方法的美妙之处在于它们产生明确的和可靠的结果”。
论文共同第一作者Ryan J. Park博士说，“当前的抗HIV药物靶向病毒蛋白。因为HIV非常快速地发生突变，所以耐药性HIV毒株经常会出现，特别是当病人忘记服用他们的药物时。开发新的药物来靶向HIV感染所需的人基因同时使得耐药性产生的机会潜在地更少是一种大有希望的HIV治疗方法。”
Walker解释道，“病毒是非常小的，具有非常少的基因---HIV仅有9个基因，而人有19,000多个基因---因此，病毒征用人基因来制造它们进行复制所必需的构成单元（building block）。我们的目标是鉴定出HIV进行复制所必需的但是能够被剔除而不会对病人造成伤害的人基因（也被称作宿主基因）”。
论文共同第一作者Tim Wang解释道，“CRISPR使得在DNA水平上对基因进行完全敲除是可能实现的；我们的全基因组的基于CRISPR-Cas9的方法靶向18,500多个基因，它们中的绝大多数是人蛋白编码基因。我们的研究展现了基于CRISPR的筛选方法如何被用来鉴定出在其他的病毒性病原体存活中起着至关重要作用但是对宿主细胞活力是非必要的宿主因子。这种方法的广泛应用应当会查明一类新的潜在治疗性靶标，它们之前并未被探究用于传染病治疗中。”
Hacohen补充道，“我们的研究的一个重要方面是重点关注人T细胞（一种免疫细胞），即HIV感染的主要靶标，和鉴定出在病毒对T细胞的感染中起着最为显著性作用的宿主基因。”
来自科罗拉多大学波德分校的研究人员发现了一种编码蛋白的叫做Schlafen11（SLFN11）的基因可以诱发针对一系列病毒的广谱免疫反应，其中包括HIV 1型病毒（HIV-1）。这项新研究发表在《PLOS Pathogens》上，研究人员发现SLFN11在黑猩猩和猩猩体内的抗病毒效应是最强的，但是在人体和大猩猩体内作用稍弱一些，这表明随着时间发展这个基因对抗HIV-1的能力出现了种间差异。
“这项研究表明HIV-1可以利用人体内这种蛋白功能稍弱的现象。”论文第一作者Alex Stabell说道，他是科罗拉多大学波德分校的博士研究生。
人体免疫系统包含许多可以识别外源RNA病毒信号并防止它们复制的蛋白编码基因，这为抵抗病毒感染提供了基础。HIV-1是人畜共感染的逆转录病毒之一，它可以通过一些未知的机理克服人体的这种抵抗机制，因此可以从灵长类动物体内传播到人身上。
2012年，研究人员发现SLFN11基因编码产物可以在病毒生命早期抑制病毒复制，但是迄今为止还没有研究表明这个基因可以帮助人体抵抗病毒感染。“免疫系统包含一些哺乳动物基因组里进化最快的基因，我们发现就算是非常相近的物种的免疫系统都有很大的差别，比如人和黑猩猩。” 科罗拉多大学波德分校的副教授Sara Sawyer说道，他是这项研究的资深作者。
为了研究其中的原因，研究人员分析了美国灵长类动物基因组项目的所有数据，以此研究基因的进化史并比较该基因在不同灵长类动物中的抗病毒作用。
Stabell说道：“我们研究了其他灵长类物种体内这个基因的不同版本，想以此找到随着时间发生的阳性选择，这些基因往往趋向于保守，但是快速适应的逆转录病毒会抑制这个基因的作用。”
他们分析发现了该基因发生种间差异的时间点。他们还发现该基因不仅可以抑制HIV-1，在未感染HIV-1的情况下，这个基因可以通过未优化的外显子广泛的调控一些蛋白表达，可将细胞转化处于抗病毒状态。这项发现为开发针对HIV-1的药物和基因疗法提供了新的途径。
一个由洛克菲勒大学研究人员和科隆大学及德国感染研究中心的Florian Klein教授领导的研究团队在人体中检测了一个新的HIV中和抗体（10-1074）的效果，相关临床试验数据最近发表在《Nature Medicine》上。
过去几年里，研究人员发现了一些新的HIV中和抗体。“这些抗体作用很强大，可有效中和一系列不同的HIV病毒株，因此它们在发展HIV疫苗过程中发挥重要作用。”Klein教授说道。此外，通过与科隆大学医院传染病科及洛克菲勒大学的研究人员合作，Klein教授正在研究这些广谱中和性抗体是否可以用于治疗HIV感染。
广谱中和抗体10-1074可靶向HIV衣壳蛋白上的一个特殊结构。在这项研究中，研究人员发现病人对该抗体具有很好的耐受性，其药代动力学性质也很好。此外，研究人员发现该抗体在HIV感染者身上表现出了很高的抗病毒活性。研究团队还以此研究了耐药性HIV变异株的发展过程。“我们对HIV序列进行了全面分析，以确定HIV逃过抗体产生的选择压力的过程及机理。”该论文的共同第一作者之一Henning Gruell博士说道。
“这项研究在洛克菲勒大学和许多其他研究机构合作者的紧密合作下取得了成功。”Klein教授说道，他是德国的项目负责人，也是这篇论文的共同通讯作者之一。该研究团队正在计划进一步的临床实验以研究该抗体介导的免疫反应对HIV感染者的治疗效果，计划在春季进行接下来的临床实验。
一旦进行性接触，AIDS病毒就会克服多种屏障寻找正确的靶向细胞并且建立新型感染，病毒往往会横穿生殖道粘膜，强行通过紧密组装的上皮细胞最终实现入侵机体的目的，但在病毒感染机体时它们往往需要克服机体的免疫警钟—1型干扰素，实际上据很多研究结果表明，在1000例无防护的性接触个体中，仅会有1人最终成功感染HIV-1。
来自宾夕法尼亚大学的研究人员Beatrice Hahn博士指出，这些病毒的特殊之处到底在哪里呢？人类机体拥有强大的保护性屏障能够有效阻挡HIV的感染。这项研究刊登于国际杂志PNAS上，文章中研究者通过研究检测了HIV-1毒株如何成功穿过机体生殖道粘膜从而成功感染机体，研究者对8名HIV-1慢性感染者及其匹配接受者机体的血液和生殖道分泌物的病毒进行分离和检测，结果鉴别出了携带特定生物特性的HIV-1毒株亚群，这些特性能够帮助HIV-1有效建立新型感染。
最终研究者从单个HIV-1感染的供体和匹配的接受者机体中分离到了300株毒株，相比从供体机体中分离出的毒株而言，受体机体病毒的感染性是前者的三倍，而且复制能力是前者的1.4倍，同时受体机体的病毒对于两种1型干扰素：IFN-α2和IFN-β的抗病毒效应具有一定的耐受性；而且相比供体机体分离的病毒而言，需要8倍浓度的IFN-α2和39倍浓度的IFN-β才能够使得性传播病毒的复制率降低50%；此外，在最高水平的IFN-α2和IFN-β剂量下，对干扰素耐受的毒株在CD4细胞中的复制可能性分别能够增加35倍和250倍，干扰素是免疫细胞释放的一种特殊蛋白，其能够对外来病原体产生免疫反应。
研究者Shilpa Iyer说道，对干扰素耐受的HIV-1毒株的快速复制往往能够增加病毒传播的可能性，在分离病毒之前对携带干扰素的CD4免疫细胞进行预处理就能够证实这一点，而且我们还能够选择携带传播病毒样的亚型病毒的供体。如今研究者们发现，相比相对应的供体毒株而言，受感染的CD4免疫细胞能够高效释放受体毒株，这就表明，在病毒传播过程中无细胞病毒颗粒的产生非常重要。
本文研究表明，在面对潜在的先天性免疫反应时，有选择性地针对粘膜瓶颈的HIV-1就能够有效复制和扩散，尽管机体存在应对感染的很多屏障，但理解介导传播的病毒特性对于科学家们开发抵御HIV-1的新型疫苗提供了新的线索和希望，目前研究者仍然并不清楚哪种病毒基因产物能够介导HIV-1对干扰素产生耐受性，下一步研究人员将通过更为深入的研究来寻找开发AIDS新型疗法的靶点。
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