“激活并殺死”（“Shock and Kill”）是近年來提出的治療HIV的熱點(diǎn)研究之一。該療法針對(duì)難以根除的HIV潛伏庫(kù)，旨在先激活再消滅，從而達(dá)到最終消除病人體內(nèi)病毒的目的。然而，該療法在多項(xiàng)臨床試驗(yàn)中屢屢碰壁，療效和安全性均未能達(dá)到預(yù)期效果。在最新發(fā)表在Science Advances的一項(xiàng)研究中，科研人員利用靶向納米載體試圖去解決這個(gè)療法存在的一些主要障礙。

研究背景

目前對(duì)于人類免疫缺陷病毒（HIV）感染的治療手段仍然局限于服用多種抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物（又稱“雞尾酒”療法）。該療法雖然可以有效抑制病毒復(fù)制，卻無法徹底根除那些潛伏在宿主細(xì)胞的病毒。這些病毒寄宿在人體的正常免疫細(xì)胞中卻不表達(dá)復(fù)制，使得藥物和自身免疫系統(tǒng)無法識(shí)別并消滅這些感染細(xì)胞。近年來，研究人員們提出了“激活并殺死”的治療概念，并開展了多項(xiàng)臨床試驗(yàn)（總結(jié)見綜述Cao and Woodrow, Eur. J. Pharm. Biopharm. 2018. doi:10.1016/j.ejpb.2018.06.002）。該治療手段利用一些潛伏激活劑（latency-reversing agents, LRAs) 去重新激活這些潛伏細(xì)胞，同時(shí)患者持續(xù)服用抗病毒藥抑制激活病毒的復(fù)制并防止其他健康細(xì)胞被感染。這些被激活的細(xì)胞往往會(huì)因?yàn)楸旧淼牟《靖腥径孕械蛲龌蛘弑蛔陨砻庖呦到y(tǒng)清除， 研究人們也在嘗試結(jié)合其他手段去更有效的“殺死”這些激活細(xì)胞。但是，針對(duì)數(shù)十種免疫激活劑的臨床實(shí)驗(yàn)卻不盡如人意，患者體內(nèi)的潛伏病毒量并沒有出現(xiàn)預(yù)期中的降低，而且這些激活藥物還可能引發(fā)一些非特異性的免疫激活從而導(dǎo)致毒副作用。

針對(duì)這一療法的局限性，位于西雅圖的華盛頓大學(xué)Prof. Kim Woodrow組開發(fā)了特異性靶向CD4淋巴細(xì)胞的磷脂包裹的聚合物納米載體。該系統(tǒng)具備以下一些特性：

可以同時(shí)遞送物理化學(xué)屬性不同的藥物。這點(diǎn)對(duì)于需要多種藥物協(xié)同作用的抗病毒手段尤其重要，近期的研究同樣表明單一的潛伏激活劑不足以有效激活潛伏病毒，需要多種藥物協(xié)同作用。

通過物理作用包裹藥物或者化學(xué)共價(jià)鍵結(jié)合實(shí)現(xiàn)藥物的緩控釋放。

100 nm左右的粒徑使得納米載體通過皮下注射后可高效率地被淋巴組織吸收，而納米粒表面的CD4抗體能夠特異性靶向到HIV的主要宿主細(xì)胞CD4淋巴細(xì)胞。這些被動(dòng)和主動(dòng)的靶向作用能夠更有效地將LRA遞送到靶向組織和細(xì)胞，從而降低對(duì)于其他不相關(guān)聯(lián)的淋巴細(xì)胞的激活作用，在提高療效的同時(shí)降低毒副作用。

主要成果

研究人員從已報(bào)道的LRA中選出了毒副作用小藥效高的LRA進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)這些藥物的理化性質(zhì)不同利用3種手段搭載到納米載體中（包裹在聚合物內(nèi)，插入磷脂外殼中，或者與聚合物共價(jià)結(jié)合）。之后研究人員對(duì)于這些搭載不同LRA藥物的納米粒在HIV潛伏細(xì)胞系模型（J-Lat A1)中進(jìn)行篩選，比較幾種藥物的體外釋放，激活效果以及細(xì)胞毒性。通過對(duì)比這幾種不同的LRA，發(fā)現(xiàn)其中Ingenol-3-angelate (Ing3A) 的藥效最高，同時(shí)JQ1，prostratin和Ing3A都表現(xiàn)出了低細(xì)胞毒性。研究人員接著對(duì)于這些LRA兩兩組合的協(xié)同效應(yīng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和比較。首先是在細(xì)胞系中進(jìn)行篩選，通過Bliss獨(dú)立性模型發(fā)現(xiàn)了多種兩兩結(jié)合的LRA具有協(xié)同效應(yīng)（尤其包括JQ1在內(nèi)的組合）。再通過比較兩兩組合的療效和細(xì)胞毒性，最終鎖定了JQ1與Ing3A為最佳組合。接下來， 通過與西雅圖福瑞德哈金森腫瘤研究中心Florian Hladik組的合作，研究人員利用 病毒抑制期中的HIV感染者提取的血液細(xì)胞進(jìn)行HIV激活實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明篩選出的JQ1和Ing3A組合顯著激活了淋巴細(xì)胞內(nèi)潛伏的HIV病毒，而相同濃度單一藥物卻無法達(dá)到激活效果。相比于游離藥物組合，藥物搭載的納米粒顯示出了同樣優(yōu)良的協(xié)同激活作用。

靶向納米載體的一大優(yōu)勢(shì)是能夠?qū)⑺幬镙斔偷教囟ǖ慕M織和細(xì)胞。 HIV潛伏細(xì)胞多數(shù)正是隱藏在淋巴組織里的CD4淋巴細(xì)胞，因而對(duì)于通過常規(guī)給藥途徑給予的游離藥物來說，很難在靶細(xì)胞和靶組織中達(dá)到有效藥物濃度。在這個(gè)研究中，科研人員進(jìn)一步優(yōu)化了納米載體，發(fā)現(xiàn)粒徑在100 nm左右表面帶負(fù)電荷的納米粒子更容易在給老鼠皮下注射后蓄積到周圍的淋巴結(jié)組織，而很少進(jìn)入全身的血液循環(huán)。接著，科研人員將CD4抗體接在了納米粒表面，并用豚尾獼猴的血液細(xì)胞證實(shí)了CD4的選擇性激活特性。當(dāng)將接有CD4抗體的納米載體給老鼠皮下注射后的1-3天中，發(fā)現(xiàn)CD4靶向特性同時(shí)還提高了納米粒在淋巴結(jié)的蓄積和停留。

研究人員接著比較游離Ing3A (Free Ing3A) 和攜帶Ing3A的靶向納米粒 (Ing3A-CD4-cbLCNP) 在老鼠模型上對(duì)于淋巴結(jié)CD4細(xì)胞的激活作用。游離藥物只在注射后20小時(shí)對(duì)于注射附近的淋巴結(jié)內(nèi)的細(xì)胞有激活作用，并且該作用同時(shí)作用于CD4和CD8細(xì)胞，沒有選擇性，激活作用時(shí)間僅持續(xù)一天。而對(duì)于CD4靶向的納米粒，在注射位點(diǎn)附近和遠(yuǎn)離注射位點(diǎn)的淋巴結(jié)中的細(xì)胞均觀察到了激活效應(yīng)，并且僅有CD4細(xì)胞被激活，而CD8細(xì)胞沒有被激活。并且這一效應(yīng)一直延續(xù)到注射后的第7天 。體內(nèi)的熒光示蹤實(shí)驗(yàn)同時(shí)證實(shí)了靶向納米粒在淋巴結(jié)CD4細(xì)胞中的高分布。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中，研究人員意外發(fā)現(xiàn)游離的Ing3A引發(fā)了老鼠注射部位組織的炎癥反應(yīng)，同時(shí)導(dǎo)致附近的淋巴組織中大量細(xì)胞死亡，而注射后含Ing3A的靶向納米粒的老鼠卻沒有觀察到任何不良反應(yīng)和細(xì)胞凋亡的現(xiàn)象， 證明了該靶向納米?？梢酝ㄟ^緩控釋以及靶向遞送顯著降低藥物毒副作用。

此文章于美東時(shí)間3月27日在線發(fā)表于Science Advances，第一作者為華盛頓大學(xué)生物工程系博士生曹世杰，通訊作者為該系副教授Kim A. Woodrow。該項(xiàng)目前后獲得了amfAR（艾滋研究基金會(huì)）共計(jì)150萬(wàn)美元的資助，目前正由華盛頓大學(xué)，福瑞德哈金森腫瘤研究中心以及路易斯安納大學(xué)的研究人員合作， 在獼猴體內(nèi)做安全性和藥物動(dòng)力學(xué)的研究，之后還將在SIV感染的獼猴動(dòng)物模型上進(jìn)行藥效學(xué)的研究。該項(xiàng)目同時(shí)獲得美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）的資助。