解开感染者持续可检测出低病毒载量之谜，基因编辑CRISPR或可为HIV治疗打开大门

 

抗逆转录病毒（ARV）药物已将艾滋病毒感染从死刑转为慢性疾病。在大多数人身上，这种药物通常会把艾滋病毒水平控制在很低的水平，以至于标准测试在血液样本中没有发现病毒。但令人费解的是，在大约10%的感染者中，即使他们每天服用药片，并且没有携带该病毒的抗药性突变体，仍然很容易在血液中检测到艾滋病毒。

 

上周在美国最大的年度HIV/AIDS会议上提出的一项研究为这个谜团提供了一个解释方案：“复制品”，即在细胞内复制带有艾滋病毒基因组的细胞群。“这是我在这里看到的最有趣的演讲，”马里兰州弗雷德里克国家癌症研究所的逆转录病毒学家George Pavlakis说。

 

这些复制品突出了流行的艾滋病毒治疗策略中可能存在的严重缺陷。他们还提请人们注意一种根治持久性病毒的方法：使用基因组编辑CRISPR从受感染的细胞中切除艾滋病毒的基因。在同一次会议上提出的一项猴子研究表明了成功的迹象，一家生物技术公司现在希望启动一项临床试验。

 

宾夕法尼亚州匹兹堡大学的病毒学家John Mellors说，尽管服用了抗逆转录病毒药物，但血液中仍然含有少量病毒的艾滋病毒感染者经常让医生“恼火”。患者经常假设病毒已经获得抗药性，导致医生经常改变患者的药物治疗方案，并要求进行许多额外的检测。 每一次改变都会产生焦虑和新的副作用，”Mellors说。 此外，这些人可能仍然有足够高的病毒载量来感染其他人。

 

在这次的逆转录病毒和机会性感染会议上，在Mellors实验室工作的病毒学家Elias Halvas描述了对8名男性和1名女性的病毒分离物和血细胞进行了仔细分析，这些男性和女性均患有神秘且持续的低水平病毒血症，平均3年，尽管服用抗逆转录病毒药物。 Halvas和同事发现了一些好奇的东西。通常，每当HIV感染细胞时，病毒就会将其RNA基因组复制到DNA版本中，该DNA版本整合到细胞染色体中的新位置。但在这些患者中，所有感染的细胞都将HIV整合到完全相同的染色体区域 - 这个位置因人而异。从同一个人的不同细胞中取出的HIV DNA序列也是相同的。

 

研究人员早就知道，艾滋病毒可以通过两种方式制造自己的新拷贝。在基本复制周期中，整合在染色体中的HIV DNA产生新的病毒体，从该细胞出芽，然后感染其他细胞，每次都获得突变。 ARV阻止该过程中的多个步骤。

 

在第二个途径中，艾滋病毒基本上是免费搭乘细胞自我分裂，因为它感染了一个克隆自身的免疫细胞，从而产生更多携带病毒基因组的细胞。抗逆转录病毒对这种情况没有影响，病毒DNA最终在所有子代细胞中位于同一染色体位置，而没有获得任何新的突变。这些克隆体本身可以产生新的病毒，但患者携带的抗逆转录病毒能使新的感染脱轨。Mellors的研究小组表明，这一途径单方面解释了这些患者持续低病毒载量的原因。

波士顿布莱根妇女医院的HIV/AIDS临床医生Daniel Kuritzkes说，新的数据表明，医生不应该对那些声称坚持治疗且没有发生明显免疫损伤的患者的低病毒水平感到担忧。Kuritzkes说：“假设没有日益增多的病毒血症，就没有必要改变（ARV），这是安全的。”他自己的实验室在一个病人的检查中报告了类似的发现。

 

但是这些发现确实对一种治疗感染的方法产生了怀疑：“kicking”那些含有潜伏的HIV DNA的细胞，这样这些细胞就会表达出新的病毒拷贝，从而使自己处于可发现的毁灭状态。Mellors说，这些复制品正在分泌病毒，但无论出于什么原因，它们并没有迅速自毁或被免疫反应消除。他说：“如果我们不能用我们的治疗方法把那些细胞击倒，那么 kick and kill 是行不通的。”

 

但另一种方法可能是：用基因组编辑器CRISPR直接从人的染色体中切除持久的HIV DNA。 “有一天可能是科学小说的想法，”Pavlakis说。目前，他认为，风险太高，以至于CRISPR的Cas9酶会在错误的位置进行切割并将编辑指向适当的细胞并不简单。 “现在不存在CRISPR，”他说。

 

在会议上，宾夕法尼亚州费城坦普尔大学的神经病毒学家Tricia Burdo描述了第一步：使用编辑器从两只猴子的染色体中至少切除一些艾滋病病毒SIV的猿猴版本。早期的研究表明，CRISPR可以切除位于小鼠细胞内的HIV，这些小鼠被设计成具有人类免疫系统。在这项新研究中，研究人员将一种无害的腺相关病毒输入到两只感染SIV的猴子的静脉中，这些病毒携带CRISPR靶向分子剪刀的基因。这些猴子患有抗逆转录病毒药物且SIV水平较低。

 

经处理的动物的尸检显示，CRISPR已经切断了血液、脾脏、淋巴结和肺细胞中的SIV DNA，显然无法生成病毒。来自CRISPR的猴子的血液不能感染白细胞，而来自对照动物的血液可以感染。该小组还在研究的所有14个组织中发现Cas9，表明递送病毒已按预期扩散通过身体。波士顿塔夫斯大学分校的逆转录病毒学家John Coffin说：“这些数据显示出比以前更强大的效果，因此这是朝着正确方向迈出的一步。”

 

Burdo表示，在未来的一项实验中，她的团队将把经过CRISPR治疗的猴子从抗逆转录病毒药物中取出，看病毒是否会反弹。他们还计划将数百万的血细胞从CRISPR治疗的猴子转移到未感染的动物，另一种敏感的方法是确定是否仍然隐藏着痕量的完整SIV。

 

Burdo的合作者，Temple大学神经病学家Kamel Khalili希望开发这种CRISPR基因疗法的人类版本。 Khalili表示，他的公司，即费城的Excision BioTherapeutics，正在寻求批准在今年年底前开展CRISPR切除HIV的试验。

 

一些人仍持怀疑态度的CRISPR能否会击中所有感染HIV的细胞。加州大学圣地亚哥分校的病毒学家Douglas Richman指出，即使是一个病毒载量检测不到的人，也可能有多达1亿个含有HIV DNA的细胞。 “所有治疗干预措施的问题在于它们会影响一些细胞，”Richman说。 “仍然留下了巨大的病毒量。当你要清除一些危险的东西时，你必须把它们全部清除掉。“