嵌合抗原受體細(xì)胞免疫療法在治療HIV 感染中的研究進(jìn)展

劉雅婷， 陳素云， 林 琳

作者單位：1. 廈門(mén)醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)系，福建廈門(mén) 361000；*基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)部。2. 湖南省腦科醫(yī)院科研科。

嵌 合 抗 原 受 體（chimeric antigen receptors，CAR）是一種人工合成的受體[1]，以不依賴主要組織相容性復(fù)合體的方式靶向結(jié)合表面抗原。CAR由決定目標(biāo)特異性的單鏈可變片段 （single-chain variable fragments， scFv）、連接scFv 到信號(hào)域的細(xì)胞外結(jié)合結(jié)構(gòu)域、跨膜域和細(xì)胞內(nèi)信號(hào)域組成[2]，其中細(xì)胞外結(jié)合結(jié)構(gòu)域的識(shí)別序列決定了CAR 特異性及其與目標(biāo)抗原的親和力[3]。CD3 蛋白復(fù)合物ζ 鏈 （CD3ζ）作為細(xì)胞內(nèi)信號(hào)結(jié)構(gòu)域負(fù)責(zé)激活T 細(xì)胞裂解活性，且含有CD3ζ 的CAR-T 細(xì)胞具有記憶細(xì)胞表型，作用更持久[4]。新近開(kāi)發(fā)的第五代CAR-T 細(xì)胞由于引入了細(xì)胞因子基因編碼技術(shù)，極大地增強(qiáng)了其增殖、存活和抗病毒活性[5]。高度特異性使得CAR-T 細(xì)胞療法成為一種革命性的治療癌癥和感染的方法[6]。2017 年，兩種CD19修飾的CAR-T 細(xì)胞產(chǎn)品：Kymriah 和YesCARTa，被美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準(zhǔn)用于治療難治性或復(fù)發(fā)性的B 細(xì)胞白血病或淋巴瘤[7]，CAR-T 細(xì)胞療法對(duì)B 細(xì)胞惡性腫瘤的治療作出了重大貢獻(xiàn)，這種治療方式也開(kāi)始被應(yīng)用于人類免疫缺陷病毒（HIV）感染/艾滋病長(zhǎng)期抗病毒治療[8]。

HIV 是一種反轉(zhuǎn)錄病毒，靶向攻擊CD4+T 細(xì)胞，損毀免疫系統(tǒng)[9]。截至2018 年底，全球有3 790 多萬(wàn)人感染了HIV[10]。由HIV 感染引起的艾滋病，在過(guò)去幾十年里已造成數(shù)百萬(wàn)人死亡[11]?？狗崔D(zhuǎn)錄病毒治療（ART）可以抑制HIV 復(fù)制，但無(wú)法消除細(xì)胞中的潛伏病毒儲(chǔ)存庫(kù)；因此，在治療中斷后，患者常出現(xiàn)病毒反彈[12]。治療HIV的有效策略需要一個(gè)強(qiáng)有力且持續(xù)的抗病毒T 細(xì)胞反應(yīng)，HIV 擅長(zhǎng)逃避自然產(chǎn)生的T 細(xì)胞反應(yīng)，開(kāi)發(fā)具有更強(qiáng)大識(shí)別殺傷效應(yīng)的HIV 特異性T 細(xì)胞具有重大的意義[13]。有研究提出，CAR-T 細(xì)胞免疫療法在實(shí)現(xiàn)功能治愈艾滋病方面具有巨大潛力，在沒(méi)有ART 的情況下，即使病毒尚未完全根除，也可以維持長(zhǎng)期甚至終生的病毒復(fù)制抑制[14]。

1 CAR-T 細(xì)胞療法應(yīng)用于HIV 感染的治療

1.1 基于CD4 的CAR

HIV 表面包膜糖蛋白gp120 和gp41 是在HIV結(jié)構(gòu)基因成熟過(guò)程中形成的，其中g(shù)p120 是一種非共價(jià)結(jié)合亞基，它的高變區(qū)上的V3 片段有中和抗原表位，有利于細(xì)胞與病毒融合并在病毒進(jìn)入細(xì)胞中發(fā)揮關(guān)鍵作用[14]，gp120 通過(guò)與靶細(xì)胞上表達(dá)的共受體CCR5、輔助受體CXCR4 相互作用，介導(dǎo)HIV 進(jìn)入宿主細(xì)胞[15]。gp120 上的主要受體結(jié)合位點(diǎn)可以被基于CD4 的CAR 所識(shí)別，而這些結(jié)合位點(diǎn)存在于所有臨床HIV-1 變種上[16]，可以作為免疫攻擊的靶標(biāo)，有效地阻止由于HIV 變異而導(dǎo)致的免疫逃逸現(xiàn)象。

目前，用CAR-T 細(xì)胞治療HIV 感染的最主要挑戰(zhàn)之一是HIV 感染靶標(biāo)CD4+T 細(xì)胞[17]。為了實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期病毒抑制，CAR 不僅必須具備抗HIV 的最佳效力和特異性，而且還必須能有效抵抗病毒逃逸[18]。雖然HIV 特異性CD8+T 細(xì)胞對(duì)控制病毒血癥和消除HIV 感染細(xì)胞至關(guān)重要[13]，但是基于CD4+的CAR-T 細(xì)胞卻更具優(yōu)勢(shì)。因?yàn)镃D4 是HIV 的天然配體，對(duì)病毒親和力強(qiáng)，病毒逃逸的機(jī)會(huì)小，所以可以更加有效地靶向消滅HIV 感染細(xì)胞[19]。CD4 修飾的CAR-T 細(xì)胞可以識(shí)別并結(jié)合受感染細(xì)胞表達(dá)的gp120，有效地殺死HIV 感染細(xì)胞，限制HIV 的體外復(fù)制[8]，并且減少自身被HIV 感染的風(fēng)險(xiǎn)[18]。此外，為了確保CAR-T 細(xì)胞免受病毒感染，可以對(duì)T 細(xì)胞本身進(jìn)行編輯，例如敲除CCR5 基因或者在CAR 中加入C46 融合抑制 劑[5，16，20]。CCR5 是HIV 的 主 要 共 受 體[21]，T細(xì)胞表面的CD4 與gp120 結(jié)合，然后再錨定在輔助受體CCR5 上，這是病毒粒子與T 細(xì)胞膜融合的關(guān)鍵[22]。因此，敲除CCR5 基因可以有效防止HIV 侵入CAR-T 細(xì)胞[6]。C46 是一種抗病毒肽，它來(lái)源于HIV-1gp41 C 端的七肽重復(fù)序列，可以抑制HIV-1 進(jìn)入細(xì)胞[23]。研究顯示，表達(dá)C46 的CD4-CAR 會(huì)導(dǎo)致人白血病T 細(xì)胞系的HIV 感染增加；相反，則會(huì)明顯減少CD4-CAR 修飾的T 細(xì)胞遭受HIV 感染[8]，結(jié)果表明C46 融合抑制劑在一定程度上可以保護(hù)CD4 修飾的CAR-T 細(xì)胞。

1.2 基于scFv 的CAR

新近分離的新型高親和的廣泛中和抗體（bNAb）[24]可以識(shí)別HIVgp120，具有很高的病毒中和能力。此外，bNAb 可以促進(jìn)Fc 片段介導(dǎo)的效應(yīng)功能，促進(jìn)感染細(xì)胞的裂解；或者通過(guò)抗體依賴性細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞毒性和補(bǔ)體依賴性細(xì)胞毒性，清除表達(dá)HIV 抗原的感染細(xì)胞[25]。據(jù)預(yù)測(cè)，從bNAb 中提取的scFv 可用于開(kāi)發(fā)有效的抗HIV抗體，并可以選擇多個(gè)scFv 來(lái)開(kāi)發(fā)針對(duì)gp120不同表位的CAR[26]。雖然敲除CCR5[7]基因和在CAR 中加入C46 融合抑制劑均可以防止T 細(xì)胞被HIV 感染，但它們僅適用于供體衍生的CAR-T 細(xì)胞產(chǎn)物[27]?；颊邅?lái)源的T 細(xì)胞將HIV 基因整合在T 細(xì)胞基因組內(nèi)，在體外培養(yǎng)時(shí)，HIV 基因可以重新激活，在離體培養(yǎng)過(guò)程中消除CD4 群體，此時(shí)上述方法則對(duì)HIV 感染治療效果差且風(fēng)險(xiǎn)大[28]。有研究發(fā)現(xiàn)，新型中和抗體衍生的scFv 對(duì)殺傷表達(dá)gp120 的細(xì)胞系比其他中和抗體有更強(qiáng)的效果，來(lái)自NIH45-46 抗體的scFv 修飾的CAR-T 細(xì)胞具有最高的細(xì)胞毒性，能夠消除表達(dá)抗原的細(xì)胞，且有望解決體外培養(yǎng)的HIV 感染患者來(lái)源的CAR-T 細(xì)胞中HIV 的再激活問(wèn)題[27]。

1.3 雙特定和三特定的CAR

有研究發(fā)現(xiàn)基于CD4 的CAR 使基因修飾的T細(xì)胞易受HIV 感染[8]，而且考慮到scFv 結(jié)構(gòu)域有同時(shí)發(fā)生病毒突變逃逸和免疫原性的可能性，研究人員便設(shè)計(jì)了雙或三特定的CAR 來(lái)增強(qiáng)對(duì)HIV及其變種抗原的特異性和親和力[29]。雙特定或三特定CAR 是由兩個(gè)或多個(gè)HIV 細(xì)胞膜結(jié)合域組成的分子，包括mD1.22、m36.4 和C46，其中mD1.22 與gp120 上高度保守的CD4 結(jié)合位點(diǎn)有高親和性；m36.4 是親和力成熟的工程化人Ig 重鏈VH 結(jié)構(gòu)域，可與gp120 上共受體結(jié)合位點(diǎn)附近的結(jié)構(gòu)表位結(jié)合；C46 肽是gp41 膜近端外區(qū)域，在病毒融合水平上抑制HIV 感染，類似于美國(guó)FDA批準(zhǔn)的融合抑制劑恩夫韋肽或 T20[16]。當(dāng)在T 細(xì)胞表面作為一個(gè)錨定的膜相關(guān)分子表達(dá)時(shí)，C46 可以有效抑制 HIV 與 T 細(xì)胞膜的融合[16]。當(dāng)雙特定和三特定CAR 組合在一起，形成多價(jià)多特異性可溶性抗體，在體外可發(fā)揮強(qiáng)大的協(xié)同作用，有效地中和不同種類的HIV 毒株，減少病毒突變逃逸的發(fā)生[30]。雙特定和三特定CAR-T 細(xì)胞治療旨在最大程度減少病毒載量同時(shí)使自身免受病毒攻擊，以延緩病情阻止疾病的發(fā)展，甚至可以重新激活潛伏病毒并將其清除，從而達(dá)到靶向HIV 儲(chǔ)存庫(kù)的效果[16]。

2 總結(jié)與展望

持久的潛在病毒儲(chǔ)存庫(kù)和病毒逃逸是治療HIV-1 感染的主要挑戰(zhàn)[31]，有效減少HIV 儲(chǔ)存庫(kù)以及增強(qiáng)細(xì)胞免疫被認(rèn)為是治療HIV 感染的關(guān)鍵策略，如“休克和殺死”策略[32]，而如何確保CAR-T 細(xì)胞不被HIV 攻擊被認(rèn)為是抗HIV 感染的CAR-T 細(xì)胞免疫療法中最根本的一步[33]，只要這一難題得到解決，CAR-T 細(xì)胞免疫療法在HIV 感染治療上將具有更深遠(yuǎn)的臨床意義。