一旦停藥,病毒就會卷土重來。艾滋病藥物與人類免疫缺陷病毒(HIV)之間猶如警匪之戰(zhàn)——警察出動,犯罪分子就會躲回“老窩”;一旦收兵,它們會立刻東山再起。要想一舉剿滅HIV病毒,必須摸清它的“老窩”,也就是病毒潛伏庫。
在12月17日發(fā)表于《細胞》的一項研究中,中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院病原生物學(xué)研究所教授何玉先團隊與中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院醫(yī)學(xué)實驗動物研究所研究員薛婧團隊合作,發(fā)現(xiàn)了艾滋病的強效治療和預(yù)防藥物,探尋了HIV病毒的“老窩”,初步揭示了病毒潛伏庫特征和免疫控制機制。
“停”不下來的藥
由于尚無有效的根治藥物和疫苗,艾滋病也被稱為“超級癌癥”“世紀(jì)殺手”。據(jù)世界衛(wèi)生組織消息,2020年全球約有3770萬艾滋病毒感染者,68萬人死于艾滋病病毒相關(guān)原因。中國疾控中心發(fā)布的《中國疾控中心周報》顯示,截至2020年底,我國共有105.3萬人感染艾滋病病毒,累計報告死亡35.1萬人。
研究新的艾滋病長效治療和預(yù)防方法不僅是當(dāng)前重大的科學(xué)問題,也是研究的難點,更是患者的迫切需求。
截至目前,高效抗逆轉(zhuǎn)錄病毒療法(HAART)是治療HIV感染者和艾滋病患者的主要方法,也稱“雞尾酒”療法。該方法可以有效抑制HIV復(fù)制,并將病毒載量降至血液中檢測不到的水平。
雖然“雞尾酒”療法大大降低了HIV相關(guān)感染疾病的死亡率,但由于病毒潛伏庫的存在,一旦停藥,HIV會迅速反彈。在這場“戰(zhàn)斗”中,HIV病毒就像狡猾的犯罪分子,能夠整合到靶細胞的基因組中,并隨著靶細胞潛伏到身體的各個角落里,不顯山不露水。而作為警察的艾滋病藥物,一旦認(rèn)為局勢安全,收兵回營,潛伏的HIV病毒就會被激活而繼續(xù)復(fù)制,實現(xiàn)反彈。
這就造成艾滋病患者一旦停止服藥就會復(fù)發(fā)。然而,長期服藥,患者會面臨病毒變異耐藥和藥物毒性積累等問題。因此,實現(xiàn)“停藥后穩(wěn)定的病毒控制”,即功能性治愈,是現(xiàn)階段艾滋病防治領(lǐng)域的理想目標(biāo),而其中的關(guān)鍵就是探明穩(wěn)定病毒控制背后的病毒潛伏庫和免疫調(diào)節(jié)機制。
薛婧告訴《中國科學(xué)報》,“如果我們能夠知道病毒潛伏庫的特征,找到病毒潛伏庫,就能為下一步精準(zhǔn)打擊HIV病毒奠定基礎(chǔ)。”
研究團隊研發(fā)了一種具有極高抗HIV活性且長效的脂肽病毒膜融合抑制劑LP-98,可作為有效的HIV治療和預(yù)防策略,并揭示了病毒潛伏庫和免疫控制機制。
膜融合抑制劑,也稱病毒進入抑制劑,不同于其他在病毒感染細胞后才發(fā)揮作用的艾滋病藥物,它主要作用于病毒感染的早期階段,就像“拒敵人于國門之外”。“新設(shè)計的基于脂肽的膜融合抑制劑不但具有極高的病毒抑制活性,在體內(nèi)也具有長效作用,更適合艾滋病高危人群的用藥習(xí)慣,提高依從性。”薛婧表示。
深入“毒巢”
研究人員在對21只感染病毒的恒河猴進行治療后發(fā)現(xiàn),低劑量單藥治療能夠有效抑制猴—人免疫缺陷嵌合病毒 (SHIV)復(fù)制,且維持長期有效的治療效果。更重要的是,在對停藥后的感染猴進行長期的病毒核糖核酸(RNA)監(jiān)測后,研究人員發(fā)現(xiàn)了3種不同的停藥后狀態(tài)。20%左右的治療猴表現(xiàn)出最為理想的“停藥后穩(wěn)定的病毒控制”狀態(tài),40%左右的治療猴呈停藥后穩(wěn)定的病毒反彈狀態(tài),30%左右的治療猴呈停藥后病毒不穩(wěn)定反彈狀態(tài)。
接下來,他們進一步探究了3組治療猴的病毒潛伏庫特征,發(fā)現(xiàn)病毒穩(wěn)定控制猴的病毒DNA以低水平“潛伏”于深部淋巴結(jié),而停藥后病毒反彈猴的病毒DNA以較高水平“潛伏”在淺表淋巴結(jié),這提示病毒DNA的潛伏庫部位和水平與停藥后是否反彈有密切關(guān)系。
進一步研究發(fā)現(xiàn),病毒穩(wěn)定控制猴的組織潛伏庫具有更少產(chǎn)生活病毒的能力,并且3組治療猴的病毒特異CD8+T細胞應(yīng)答存在差異,停藥后病毒穩(wěn)定控制猴的病毒特異性CD8+T反應(yīng)更強、多功能CD8+T應(yīng)答增加。
為進一步探明停藥后實現(xiàn)病毒控制或部分控制的機制,他們將呈“停藥后穩(wěn)定的病毒控制”狀態(tài)和“停藥后病毒不穩(wěn)定反彈”狀態(tài)猴體內(nèi)的CD8+T細胞敲除后,發(fā)現(xiàn)病毒載量迅速反彈。“這意味著CD8+T細胞對停藥后病毒控制結(jié)局起到了關(guān)鍵作用,為后續(xù)功能性治愈藥物研發(fā)的靶標(biāo)選擇和評價帶來了新的思路與方法。”薛婧表示。
暴露前的預(yù)防
LP-98能用于艾滋病的預(yù)防保護嗎?研究人員對LP-98進行了暴露前預(yù)防實驗,發(fā)現(xiàn)LP-98暴露前預(yù)防用藥的有效保護期為1周,能有效阻斷SHIV和猴免疫缺陷病毒經(jīng)過直腸、陰道或靜脈途徑的感染,因此可以作為艾滋病暴露前預(yù)防的新策略。
實際上,何玉先團隊對艾滋病藥物的研究已經(jīng)持續(xù)開展了10多年,對GP41結(jié)構(gòu)與功能進行了深入系統(tǒng)的研究,發(fā)現(xiàn)和定義了多個蛋白結(jié)構(gòu)特征。經(jīng)過反復(fù)篩選設(shè)計和無數(shù)次的失敗后,研究人員最終使LP-98的抗病毒活性提高到目前的皮摩爾水平,而此前還歷經(jīng)了LP-11、LP-19、LP-40、LP-46、LP-52、LP-80、LP-83等漸進性優(yōu)化提高階段。
值得高興的是,他們研制的靶向病毒膜融合的艾滋病新藥“利普韋肽”作為國家1類新藥,目前已進入臨床試驗并取得重要進展。
要想研究HIV的潛伏機制,必須構(gòu)建相應(yīng)的動物模型,這也是該研究的一大難點。在薛婧看來,適用于潛伏機制研究的動物模型需要精確模擬艾滋病感染、發(fā)病、藥物治療、病毒潛伏、停藥后復(fù)發(fā)等各階段。
為此,研究人員同步推進了藥物的改良和動物模型的優(yōu)化研究。動物模型從最初的急性感染模型起步,不斷增加了慢性感染、治療藥物評價、長效藥物控制、停藥后反彈等階段性特征,從而證明了LP-98是有效的HIV長效控制藥物,而且能部分實現(xiàn)穩(wěn)定病毒控制,也初步闡明了與停藥后控制相關(guān)的病毒潛伏庫特征及免疫機制。
何玉先表示,接下來,團隊將致力于推動LP-98的臨床試驗,驗證其臨床預(yù)防和治療效果,同時還將深入研究病毒潛伏與停藥控制的機制,為治療藥物提供新的靶點選擇。(田瑞穎)
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