实现HIV功能性治愈的策略和挑战.《传染病信息》2014

康 文,汪春付,孙永涛.实现HIV功能性治愈的策略和挑战[J].传染病信息,2014,06:328-332,341.              

实现HIV功能性治愈的策略和挑战空军军医大学唐都医院传染病科康文

康文，汪春付，孙永涛

第四军医大学附属唐都医院传染科 陕西 西安 710038

曾几何时，HIV/AIDS是令人谈虎色变的世纪顽疾。然而，1996年联合抗逆转录病毒治疗（combined antiretroviral therapy, ART)的问世，几乎从根本上改变了HIV/AIDS的疾病进程，极大的降低了HIV/AIDS的发病率和病死率，显著延长了患者寿命，甚至降低了HIV的传播[1]。可以说cART是HIV/AIDS治疗史上的第一次革命，具有划时代的意义。尽管cART几乎可以长期高效地抑制体内对药物敏感的病毒株、重建机体的免疫功能，但是，cART仍不能使免疫功能完全恢复正常，不能阻止其他非AIDS疾病如非AIDS性肿瘤、心血管疾病、神经认知功能紊乱等的发生[1]。更重要的是，绝大部分ART药物仅对复制中的病毒有效，而HIV可以前病毒DNA形式整合入受感染的长寿的中央记忆型T细胞的染色体，并使受感染的细胞进入静息状态，从而潜伏下来形成稳定的病毒储存库，导致cART无法彻底清除病毒[1, 2]。一旦抗逆转录病毒治疗中断，病毒储存库中的前病毒再度活跃复制，几乎所有患者血浆HIV RNA都会反弹至治疗前水平[3]，因此cART对患者意味着终生服药。截止2012年底，全球有3.52千万HIV感染者[4]，这意味着有如此庞大的人群正在或即将终生接受抗逆转录病毒治疗，这无疑对全社会和各国的公共卫生体系是个沉重的负担。因此，我们有必要寻找终生cART以外的其他替代疗法，更进一步来讲，是开始HIV/AIDS治疗的第二次革命——HIV的“治愈”。

近年来，关于HIV“治愈”的病例报道（“柏林病人”、“密西西比婴儿”和法国VISCONTI队列的14例病例在ART中断后血浆病毒载量仍检测不到）引起了广泛关注[5-8]，这说明至少在某些个体实现HIV“治愈”是可能的，同时也鼓舞了研究人员对治愈HIV感染的信心。那么，什么才是HIV的“治愈”？对大多数感染性疾病而言，“治愈”意味着彻底根除体内的病原体，然而，对HIV来说，治愈可分为“根治（eradication）”和“功能性治愈（functional cure）”。根治意味着通过治疗清除了体内包括病毒储存库在内的全部病毒，当cART中断后HIV感染也不会复发。而功能性治愈是一种治疗后病情持续缓解的状态，即通过有限的治疗长期地、最大限度地抑制HIV复制，虽不能完全清除病毒储存库，但是可将其有效的减少到可控的程度，同时重建机体的免疫功能，使其足以控制残留的潜伏的病毒储存库，表现为患者即使中断cART后虽仍可检测到HIV DNA，但不出现血浆HIV RNA的反弹，且机体的免疫功能长期维持正常。实现HIV的根治尚为时过早，因为现有cART方案，甚至是强化ART方案均不能彻底清除分布在外周血、肠道淋巴结、肝脏、脾脏、骨髓、中枢神经系统等组织器官中的潜伏的病毒，以及潜伏在静息CD4+ T细胞、骨髓干细胞、巨噬细胞、星状细胞等细胞中仍具有复制能力的病毒[1, 9-11]。曾经一度认为唯一一例实现根治的病例是Timothy Brown（即“柏林病人”），该患者因急性髓性白血病接受了造血干细胞移植，而造血干细胞供体恰恰携带对HIV具有天然抵抗力的突变的CCR5纯合子基因(CCR5△32/△32)，患者中断ART后体内HIV RNA一直保持阴性[6-8]。但近期的报道表明该患者直肠活检样本中又可检测到极低水平的HIV DNA[8]，说明该患者仍是功能性治愈。因此，实现功能性治愈是近期内可及的目标，这不仅可限制病毒的复发，也可降低HIV传播的几率。

另一例功能性治愈的“密西西比婴儿”虽然在停药后第27个月出现血浆HIV RNA反弹，但这并不意味着HIV功能性治愈的前途黯淡无光，这恰恰说明实现HIV功能性治愈依然面临严峻的挑战，任重而道远，而且这些病例依然向科学家提供了许多关于控制HIV储存库的至关重要的线索，并启示了实现功能性治愈的诸多策略。目前国际上已启动了15个以上的关于HIV功能性治愈方面的临床研究项目[12]，这些研究大体上可以分为以下几类：早期治疗策略，“kick and kill”策略，CCR5Δ32基因敲除策略和免疫治疗策略。

1 “赶尽杀绝”（kick and kill）策略

该策略包括两步：首先使用刺激基因表达的药物来激活静息CD4+ T细胞，使其中潜伏的HIV病毒活化并合成HIV RNA。随后，一旦这些细胞被活化，理论上它将转变为短命的效应性细胞并最终死亡，只要抗逆转录病毒仍足以抑制新产生的HIV RNA，就有望耗竭这些HIV储存库。如果储存库被耗竭或足够小，且机体的免疫系统足以控制HIV，即可实现功能性治愈的目标。

关于如何活化病毒储存库，目前值得关注的是组蛋白去乙酰化酶抑制剂（histone deacetylase inhibitors, HDACi）。组蛋白去乙酰化酶（histone deacetylase, HDAC）通过组蛋白的去乙酰化，使DNA更紧地缠绕在组蛋白上，导致这些DNA不易被转录，从而维持HIV的潜伏状态。HDACi可以打开染色质，使潜伏的HIV前病毒更易于被转录。一些已用于抗肿瘤治疗的HDACi正尝试来激活HIV病毒储存库，其中包括伏立诺他（vorinostat, SAHA或VOR）、帕比司他（panobinostat, PNB）和罗米地辛（romidepsin, RMD）等[13-15]。现已证实单剂SAHA可使静息CD4+ T细胞中的HIV RNA的转录增强4.8倍[13]。一项5例加用SAHA的临床试验（每周连用3天停4天，共给药8周）在用药初期出现细胞相关的HIV RNA（cell-associated HIV RNA，CA-RNA）升高，然而在后期这种激活效应却明显减弱，这可能与当前SAHA给药方案导致了药物不应期的产生有关[16]。然而也有对SAHA激活HIV潜伏感染的临床价值的争议存在。有研究发现SAHA的临床剂量仅能激活0.079%静息CD4+ T细胞中的HIV前病毒，尚不能达到充分激活HIV储存库的目的[17]。而且SAHA仅能增强前病毒的转录，而不能增强RNA的翻译和病毒蛋白的表达，这阻碍了完整新病毒的产生和细胞病变的形成，不利于激活的感染细胞的清除[2]。这也提示我们需要发现更强有效的药物或联合其他方法以更有效的激活病毒储存库。

PNB体外显示出10倍于SAHA的激活效果[14]。丹麦的CLEAR试验（NCT01680094）对15例长期接受cART治疗的HIV感染者联合12剂PNB（20mg，每周3次，隔周一次给药共8周）以观察其安全性和对病毒储存库的激活能力，结果显示在首次服药后，有60%的受试者可在外周血中可检测到低水平的HIV RNA，仅有1例在外周血中始终未检测到HIV RNA[18]。在PNB治疗期间细胞相关的未剪接HIV RNA（cell-associated unspliced HIV RNA，CA-US RNA）较基线显著升高，最高升幅得中位值达3.5倍，在治疗结束后4周CA-US RNA仍维持升高的状态[19]。另一个候选药物RMD的离体试验显示出其较SAHA和PNB更强的激活潜伏HIV RNA的作用，而且激活作用是更持久的，且与持续抑制的HDAC活性相关[15]。因此RMD可能比SAHA具有更好的临床应用价值，一项评价HIV-1感染者在cART基础上联合单剂RMD对HIV储存库激活效果的临床试验（NCT01933594）正在进行中。II类HDAC（HDAC4）抑制剂也初步显示出较佳的激活整合的外源基因的效果，且具有更低的细胞毒性[20]，其体内效果有待评估。

除了HDACi，研究人员也在尝试其他激活病毒储存库的方法。IL-2、抗-T细胞CD3单抗、IL-7等曾先后用于激活T细胞的研究，但因其副作用严重及不能降低HIV病毒储存库，不具有临床应用价值。β-连接素抑制剂（beta-catenin inhibitors）C-82能促进HIV感染的长寿的记忆型T干细胞（T memory stem cells，Tscm）分化为短寿的效应性CD4+ T细胞，能降低这部分所占比例较少但难以被激活的HIV储存库[21]，但其实际效果需体内实验进一步评估。

关于第二步——清除被激活的感染细胞，最初认为机体的免疫系统可自发识别并进行清除，但有研究表明接受ART的个体的CD8+ T细胞不能有效清除SAHA激活的HIV感染的CD4+ T细胞，这些CD8+ T细胞在Gag持续刺激后才可清除那些HIV感染的CD4+ T细胞[22]，这表明通过抗逆转录病毒治疗重建的机体免疫系统尚不能有效的清除那些被激活的细胞，需要通过联合增强机体HIV特异性免疫应答或免疫毒素的方法来增强对HIV储存库的清除效果[23]。例如，有研究使用能结合HIV-1 Env的免疫毒素3B3-PE38（结合了细胞毒素PE38的广谱中和抗体3B3）来靶向性识别并杀伤被活化的HIV感染的细胞，小鼠体内实验表明联合3B3-PE38较单独ART可降低组织中HIV RNA达3.2 log10[24]。另一项RMD联合治疗性疫苗Vacc-4x的临床试验（NCT02092116）也在进行当中，该项目尝试先通过RMD激活潜伏感染的HIV，再通过治疗性疫苗Vacc-4x增强机体对病毒的免疫应答以识别并清除活化的细胞。

总之，“赶尽杀绝”这一策略的核心就是尽可能地将潜伏的HIV赶出来并杀灭，如何充分的活化机体内全部的病毒储存库，如何更有效的杀灭被活化的细胞，是未来研究值得关注的热点。以SAHA为代表的HDACi在体外试验中均显示出对潜伏HIV程度不等的激活效果，一些正在进行的临床研究项目仅对其激活HIV储存库的效果进行初步评估，但未获得十分令人满意的结果，这可能与各研究所采用的HDACi的给药频率不当和疗程不足有关。同时，使用HDACi激活病毒储存库时应注意评估健康的CD4+ T细胞被活化的HIV继发感染的问题，因为已有研究表明，现有疗效欠佳的SAHA给药方案增强了未感染的CD4+ T细胞对HIV的易感性，甚至可能有助于再次建立新的病毒储存库[25]。因此未来需要进一步优化HDACi的给药频率、疗程，并联合其他免疫治疗措施，以期实现功能性治愈的目标。

2 早期治疗策略

“密西西比婴儿”和法国VISCONTI队列的结果提示，在HIV原发感染的早期启动cART的治疗策略有可能实现功能性治愈。“密西西比婴儿”的母亲为HIV感染者但未行母婴阻断，该婴儿出生后检测HIV RNA及HIV DNA均阳性。患儿在出生后30小时便接受了cART治疗，但于18月龄中断了ART。患儿30月龄复查外周血HIV RNA、外周血单个核细胞内HIV DNA均检测不到，CD4+/CD3+比例维持在40%以上，HIV特异性抗体阴性[5]。该患儿治疗的成功证明早期治疗，尤其在婴幼儿患者，可能是实现HIV功能性治愈的方法。最近，加拿大研究人员对136例HIV感染的母亲所生的新生儿在出生72小时内启动cART。136例中有12例为垂直感染（8.8%），其中有4例实现了持续病毒学抑制，其HIV抗体、HIV-1特异性细胞介导的免疫应答 (Nef, Gag)和超敏病毒载量检测均为阴性。富集的CD4+ T细胞中未检出HIV DNA，但可检出HIV RNA。CD4+ T细胞（5.4-8.0×106 CD4+ T细胞）在促有丝分裂刺激之后也未检测到病毒相关的HIV RNA，但2例中有1例患儿通过更高数量细胞的定量共同培养检测到有复制能力的病毒（0.1感染单位/106 CD4+ T细胞）[26]。然而这4例患儿仍未中断ART，尚不能确定是否实现了功能性治愈。

最初“密西西比婴儿”宣布功能性治愈时，许多学者认为该患儿在启动ART时病毒储存库尚未建立，然而最近“密西西比婴儿”在停药后第27个月血浆又可检测到HIV RNA，已宣告HIV复发，这不仅反映出该患儿治疗时HIV病毒储存库已经形成，而且提示病毒储存库建立的时间可能比想象的更早。新近动物研究表明，猴免疫缺陷病毒（simian immunodeficiency virus, SIV）潜伏感染病毒储存库在感染的极早期、出现病毒血症之前就已形成[27]。而目前cART是在检测到血浆HIV RNA后才启动，且药物在体内达到有效抑制病毒复制的浓度也需要时间，在此时间窗内病毒储存库可能已经稳定建立。早期ART虽不能阻止病毒储存库的建立，但可以减小病毒储存库的大小[28]。因此对于急性HIV感染者无论是成人还是儿童，cART的启动可能越早越好。

在成人HIV感染的早期治疗方面，法国VISCONTI队列的164名成人HIV感染者在感染后10周内启动了cART，有15%的患者中断治疗后2年血浆HIV RNA检测不到[29]，14例患者中断治疗后仍可维持血浆HIV RNA低于检测线的平均中位时间达4.5年[30]，但14例患者仍可检测到HIV DNA，说明早期ART可以实现功能性治愈。研究者还分析了病毒储存库在CD4+ T细胞亚群中的分布特征，发现长寿的中央记忆型（central memory，TCM）和初始（naïve，TN）CD4+ T细胞在病毒储存库中所占的比例比精英控制者低[29]。尽管如此，该队列中接受早期抗病毒治疗的大部分HIV感染者并未实现功能性治愈，这从另一个侧面说明cART启动的时间可能需要进一步提前，并且可能需要联合其他方法。

总之，急性HIV感染的婴儿和成人病例难以在成人HIV感染者中大范围复制，除了对那些HIV暴露后及早寻求干预的人外，绝大多数都是慢性HIV感染者，他们已经丧失了早期治疗的机会，因此有必要寻找其他更有效的治疗途径。

3 骨髓移植和基因敲除策略（下略） 4 免疫治疗策略

综上所述，HIV/AIDS不再是一个无法治愈的疾病，在长期cART基础上联合以上方法，可以实现HIV功能性治愈。然而现有的数据也提示我们，病毒储存库可能远比我们想象的要大，现有的病毒储存库的检测方法仍难以准确的评估病毒储存库的大小和分布，另外缺乏准确判断患者是否实现功能性治愈、是否可以停用cART的确切指标。在实现HIV功能性治愈的道路上我们才刚刚起步，这条道路充满希望但也不是一帆风顺，未来多种策略的联合可能才是实现HIV功能性治愈的途径。

参考文献：

略