張頤娜,梁瑞英,田士軍,王娟,2,王春穎,霍珊珊,2,于飛,2
(1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,河北 保定 071001;2.河北省人畜共患病原微生物分析與防控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河北 保定 071001;3.保定市婦幼保健院,河北 保定 071066)
艾滋?。╝cquired immune deficiency syndrome,AIDS)是一種由人類免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus,HIV)感染引起的危害性極大的傳染病。HIV 可攻擊人體的免疫系統(tǒng),主要感染人體免疫系統(tǒng)中最重要的CD4+T淋巴細(xì)胞,使人體喪失免疫功能。HIV 可分為Ⅰ型HIV(HIV-1)和HIV-2 2 個(gè)主要類型。HIV-1 是最常見(jiàn)和最廣泛傳播的類型,是導(dǎo)致全球AIDS 疫情的主要病毒株;HIV-2 是一種較罕見(jiàn)的類型,主要在西部非洲地區(qū)流行。與HIV-1相比,HIV-2感染的進(jìn)展速度較慢,病程較長(zhǎng),且對(duì)抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物的抵抗性較高。AIDS 已成為嚴(yán)重的公共衛(wèi)生和社會(huì)問(wèn)題,但世界范圍內(nèi)仍缺乏根治HIV-1感染的有效藥物?,F(xiàn)階段的治療目標(biāo)是最大限度和持久抑制患者體內(nèi)的病毒復(fù)制,重建并有效維持患者的免疫功能,降低HIV-1 感染和非AIDS 相關(guān)疾病的發(fā)病率和死亡率。感染早期應(yīng)用高效抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療(highly active antiretroviral therapy,HAART)可有效抑制病毒復(fù)制,控制病情進(jìn)展。然而,單純采取HAART 不能徹底清除患者體內(nèi)的HIV-1,必須終生用藥,一旦停藥,潛伏病毒庫(kù)會(huì)很快被激活并再度出現(xiàn)新一輪感染。長(zhǎng)期用藥不僅經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)重,也面臨病毒耐藥、變異和藥物毒性積累等問(wèn)題。因此,急需開(kāi)發(fā)新的創(chuàng)新性方案實(shí)現(xiàn)AIDS的功能性治愈。2012年,Deeks[1]首次提出了“shock and kill”策略,該策略利用HIV-1潛伏激活劑(latency-reversing agents,LRA)激活病毒潛伏庫(kù),然后將HIV-1 LRA 與HAART 聯(lián)合使用,阻止活化病毒進(jìn)一步感染,并結(jié)合增強(qiáng)自身免疫系統(tǒng)或使用抗病毒藥物逐漸清除病毒潛伏庫(kù),最終實(shí)現(xiàn)對(duì)AIDS 的功能性治愈。目前尚無(wú)LRA 或LRA 組合藥物能夠徹底激活病毒潛伏庫(kù),本文綜述HIV-1的潛伏機(jī)制和各類LRA 代表性藥物及作用機(jī)制,以期為L(zhǎng)RA的研發(fā)提供思路。
HIV-1 屬于逆轉(zhuǎn)錄RNA 病毒,其基因組是由2 個(gè)拷貝的單股正鏈RNA 組成,它們通過(guò)1 個(gè)帽狀結(jié)構(gòu)在5′端形成二聚體。HIV-1基因組的兩端各有1個(gè)長(zhǎng)末端重復(fù)序列(long terminal repeats,LTR),包含啟動(dòng)子、增強(qiáng)子和負(fù)調(diào)控區(qū)。LTR 之間的序列編碼多種蛋白質(zhì),包括結(jié)構(gòu)蛋白(Gag,Pol和Env)、調(diào)節(jié)蛋白(Tat,Rev 和Nef)和輔助蛋白(Vif,Vpr 和Vpu)[2]。
早期轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物主要是多剪接的短轉(zhuǎn)錄本,合成Tat和Rev等多種調(diào)控蛋白,是HIV-1早期感染的必需的蛋白。長(zhǎng)mRNA 包括未剪接mRNA 和單剪接mRNA,未剪接mRNA 翻譯成Gag 和Pol 等多種結(jié)構(gòu)蛋白,并可用作子代病毒的基因組,不完全剪接或單剪接mRNA 翻譯成病毒輔助蛋白Vif,Vpr 和Vpu 等,均是HIV-1 感染晚期所必需的蛋白質(zhì)。在HAART 研究中,大多數(shù)患者的CD4+T 細(xì)胞中只能檢測(cè)到較少未剪接mRNA,其中大多都是不完整轉(zhuǎn)錄本,表明潛伏感染細(xì)胞中的HIV-1 轉(zhuǎn)錄效率較低[3]。短轉(zhuǎn)錄本出現(xiàn)頻率較高,而完全轉(zhuǎn)錄本和多聚腺苷酸化轉(zhuǎn)錄本出現(xiàn)頻率較低[4]。因此,LRA 主要針對(duì)提高HIV-1的轉(zhuǎn)錄水平。
目前HIV-1潛伏庫(kù)的形成與維持的相關(guān)分子機(jī)制主要有5 種:①HIV-1 基因表達(dá)的表觀遺傳學(xué)調(diào)控。HIV-1 基因通過(guò)可逆的染色質(zhì)修飾,如組蛋白甲基化、乙?;腿ヒ阴;?,誘導(dǎo)染色質(zhì)重塑,影響染色體的凝聚狀態(tài),并決定轉(zhuǎn)錄因子對(duì)基因的調(diào)控[5]。HIV-1 的轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)和轉(zhuǎn)錄調(diào)控序列位于LTR 區(qū)域,轉(zhuǎn)錄調(diào)控序列是特異性轉(zhuǎn)錄因子的識(shí)別區(qū)域。在靜息CD4+T 細(xì)胞中,調(diào)控因子與LTR 結(jié)合,通過(guò)募集組蛋白去乙?;福╤istone deacetylase,HDAC)將調(diào)控序列中的組蛋白去乙酰化,使其被重塑為一種致密結(jié)構(gòu),抑制RNA 聚合酶Ⅱ(RNA polymerase Ⅱ,RNAPⅡ)與啟動(dòng)子的結(jié)合,從而阻止HIV-1基因的轉(zhuǎn)錄起始。同時(shí)調(diào)控因子還可通過(guò)募集組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶(histone methyltransferase,HMT)使調(diào)控序列中的組蛋白甲基化,從而導(dǎo)致正常染色體異染色質(zhì)化,或通過(guò)募集DNA 甲基轉(zhuǎn)移酶(DNA methyltransferase,DNMT)來(lái)甲基化LTR 區(qū)域的CpG 島,抑制基因轉(zhuǎn)錄,促使HIV-1 潛伏。最終大量凝集的病毒異染色質(zhì)在CD4+T 細(xì)胞中累積,形成HIV-1 潛伏庫(kù)。②T 細(xì)胞內(nèi)活化轉(zhuǎn)錄因子對(duì)基因的調(diào)控。T 細(xì)胞核中的活化轉(zhuǎn)錄因子與潛伏密切相關(guān)。HIV-1 基因轉(zhuǎn)錄的啟動(dòng)子位于5′LTR 上,包含多個(gè)轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)[6]。這些轉(zhuǎn)錄因子包括NF-κB、活化的T 細(xì)胞核因子(nuclear factor of activated T cells,NFAT)、激活蛋白1(activator protein 1,AP-1)和Tat 等。靜息狀態(tài)下,NF-κB 游離在細(xì)胞質(zhì)中與NF-κB 抑制蛋白(inhibitor of NF-κB,IκB)結(jié)合,無(wú)法進(jìn)入細(xì)胞核,活化后的NF-κB 與HIV-1 LTR 上的κB 元件結(jié)合,在HIV-1 基因的轉(zhuǎn)錄中起關(guān)鍵作用。此外,正性轉(zhuǎn)錄延伸因子b(positive transcription elongation factor b,P-TEFb)可被Tat招募到HIV-1 基因的啟動(dòng)子,通過(guò)解旋調(diào)控序列并推動(dòng)磷酸化的RNAP Ⅱ向前移動(dòng)來(lái)促進(jìn)病毒基因的轉(zhuǎn)錄。靜息CD4+T 細(xì)胞中僅存在少量活化轉(zhuǎn)錄因子,是形成HIV-1 潛伏的主要因素。③免疫信號(hào)通路的調(diào)節(jié)。通過(guò)激活CD4+T 細(xì)胞中的免疫信號(hào)通路如Janus 激酶/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活子(janus kinase/signal transducers and activators of transcription,JAK/STAT)通路,可同時(shí)起到激活潛伏病毒和免疫治療的作用。部分LRA 既能激活潛伏的HIV-1,又能增強(qiáng)細(xì)胞的免疫功能,從而提高感染細(xì)胞的病毒清除率。Toll 樣受體(Toll like receptor,TLR)激活劑既可逆轉(zhuǎn)HIV-1的潛伏狀態(tài),又可導(dǎo)致樹(shù)突狀細(xì)胞(dendritic cells,DC)成熟、自然殺傷(natural killer,NK)細(xì)胞活化、抗原呈遞效率提高和適應(yīng)性免疫應(yīng)答增強(qiáng)[7]。④前病毒基因整合位點(diǎn)的影響。研究發(fā)現(xiàn),前病毒基因大多整合在活化的mRNA 內(nèi)含子中[8]。若前病毒基因整合到宿主染色體的異染色質(zhì)區(qū)或基因間隔區(qū),其染色質(zhì)環(huán)境不利于HIV-1基因轉(zhuǎn)錄,則易發(fā)生潛伏。⑤微RNA(microRNA,miRNA)對(duì)HIV-1基因表達(dá)的影響。miRNA 是一種小的單鏈非編碼RNA,通過(guò)與Nef基因或HIV-1 mRNA 的3′端相互作用來(lái)阻礙HIV-1基因轉(zhuǎn)錄,抑制其基因表達(dá),促進(jìn)其潛伏[9]。
HIV-1 LRA主要包括以下3類10種:①表觀遺傳修飾劑,包括HDAC 抑制劑、DNMT 抑制劑和HMT 抑制劑;②轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)劑,包括蛋白激酶C(protein kinase C,PKC)激活劑、P-TEFb 激活劑、溴結(jié)構(gòu)域和超末端結(jié)構(gòu)域(bromodomain and extra terminal domain,BET)抑制劑、第二線粒體源胱天蛋白酶激活物(second mitochondria-derived activator of caspases,SMAC)類似物;③免疫激活劑,包括TLR 激活劑、細(xì)胞因子(cytokine,CK)和免疫檢查點(diǎn)(immune checkpoint,IC)抑制劑等。HIV-1 潛伏激活劑的分類、代表性化合物及其作用機(jī)制見(jiàn)表1,代表性化合物結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。
圖1 HlV-1潛伏激活劑的主要代表性化合物結(jié)構(gòu).
表1 HlV-1潛伏激活劑的分類、代表性化合物及其作用機(jī)制
HDAC 是一類與表觀遺傳修飾相關(guān)的蛋白酶,對(duì)染色體的結(jié)構(gòu)修飾和基因表達(dá)調(diào)控發(fā)揮重要作用。HDAC 可使組蛋白去乙?;?,使帶正電荷的組蛋白與帶負(fù)電荷的DNA緊密結(jié)合,染色質(zhì)呈致密卷曲狀態(tài),基因的轉(zhuǎn)錄受到抑制。一般情況下,組蛋白的乙?;欣贒NA與組蛋白八聚體的解離,核小體結(jié)構(gòu)松弛,從而使各種轉(zhuǎn)錄因子和協(xié)同轉(zhuǎn)錄因子能與DNA 結(jié)合位點(diǎn)特異性結(jié)合,激活基因的轉(zhuǎn)錄。在細(xì)胞核內(nèi),組蛋白乙?;c去乙?;^(guò)程處于動(dòng)態(tài)平衡,并由組蛋白乙?;D(zhuǎn)移酶(histone acetyltransferase,HAT)和HDAC 共同調(diào)控。HAT將乙酰輔酶A的乙?;D(zhuǎn)移到組蛋白N端特定的賴氨酸殘基上。HDAC 有HDACⅠ~Ⅳ4 種類型,其中Ⅰ類HDAC 在HIV-1 潛伏中起重要作用[75]。選擇性HDAC 抑制劑可能只激活部分病毒潛伏庫(kù),而不會(huì)徹底激活CD4+T 細(xì)胞中的潛伏病毒。HDAC抑制劑通過(guò)形成自噬小體抑制HIV-1在人巨噬細(xì)胞間的傳播,并誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞中HIV-1 DNA 的降解[76]。此外,HDAC 抑制劑還下調(diào)HIV-1 共受體的表達(dá)。
HDAC 抑制劑通過(guò)抑制HDAC 活性,減少組蛋白去乙?;?,從而促進(jìn)HIV-1的轉(zhuǎn)錄,激活病毒潛伏庫(kù)。目前,HDAC抑制劑是臨床上最有效的一類LRA。
2.1.1 帕比司他(panobinostat)
帕比司他是一種有效的口服廣譜性HDAC 抑制劑,8~31 nmol·L-1即可誘導(dǎo)HIV-1 激活,且在遠(yuǎn)低于臨床治療劑量下,亦可激活CD4+T細(xì)胞中潛伏的HIV-1[10]。帕比司他激活效率高,但細(xì)胞毒性也較大[11]。研究顯示,將病毒潛伏庫(kù)重復(fù)暴露于帕比司他中,能有效擾亂HIV-1 在體內(nèi)的潛伏[12]。在帕比司他治療期間,細(xì)胞內(nèi)未剪接的HIV-1 mRNA 水平較基線顯著升高,最高升幅達(dá)3.5 倍,但并未引起潛伏感染細(xì)胞數(shù)量減少,可能需要與其他藥物相結(jié)合才能有效減少HIV-1病毒潛伏庫(kù)[12]。也未觀察到HIV-1感染者體內(nèi)基因表達(dá)模式的長(zhǎng)期變化[13]。在癌癥治療中,納米藥物遞送體系可通過(guò)特異性靶向細(xì)胞將轉(zhuǎn)運(yùn)分子釋放到特定細(xì)胞器等方法可克服傳統(tǒng)藥物遞送的局限性。利用納米技術(shù),提高HDAC 抑制劑對(duì)潛伏HIV-1 的激活效率。研究表明,包裹帕比司他的納米粒子的激活效率優(yōu)于單用帕比司他,且無(wú)毒性作用,并具有良好生物相容性[14]。由于較高劑量帕比司他具有毒性,使得優(yōu)化給藥方式非常必要,如通過(guò)納米技術(shù)等改進(jìn)藥物對(duì)其靶標(biāo)部位的輸送,可提高LRA的效力。
2.1.2 林立司他(vorinostat)
林立司他是一種含羥肟酸結(jié)構(gòu)的Ⅰ和Ⅱ類HDAC 抑制劑,其安全性高,耐受性好,對(duì)HDAC1和HDAC3 的IC50值分別為10 和20 nmol·L-1。用從低水平病毒血癥患者體內(nèi)分離出的靜息CD4+T細(xì)胞研究林立司他在病毒潛伏庫(kù)中的作用顯示,接受林立司他處理的CD4+T 細(xì)胞中HIV-1 RNA 水平增加4.8倍;與基線RNA水平相比,林立司他400 mg單次給藥后,HIV-1 RNA 表達(dá)量顯著增加[15]。林立司他并未促進(jìn)HIV-1 特異性T 細(xì)胞增多或免疫激活,但卻引起血液中調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞數(shù)量增加。在58%的患者CD4+T 細(xì)胞中,林立司他誘導(dǎo)HIV-1 RNA 水平持續(xù)增加,但并不引起血漿中HIV-1 RNA表達(dá)量的改變,也未引起潛伏感染細(xì)胞頻率的改變,因此需要更多有效的干預(yù)措施來(lái)誘導(dǎo)HIV-1 的激活,并最終消除被感染細(xì)胞[16],這些表明林立司他激活效率低,單用不能完全激活HIV-1潛伏庫(kù)。
2.1.3 曲古抑菌素A(trichostatin A)
曲古抑菌素A是一種鏈霉菌代謝產(chǎn)物,是Ⅰ類和Ⅱ類HDAC抑制劑,對(duì)HDAC的IC50值為1.8 nmol·L-1。其可延緩IκB 的胞內(nèi)再生,促進(jìn)活化的NF-κB 與LTR 上的κB 元件結(jié)合,促進(jìn)病毒轉(zhuǎn)錄[17]。HIV-1 轉(zhuǎn)錄依賴染色質(zhì)上少量有轉(zhuǎn)錄活性的模板,每個(gè)模板可支持近100 輪轉(zhuǎn)錄。研究發(fā)現(xiàn),曲古抑菌素A 可增加每輪活性模板的數(shù)量[18]。曲古抑菌素A處理可抑制細(xì)胞周期,是一種潛在的抗癌藥物。Apicidin是一種廣泛使用的抗寄生蟲(chóng)藥,研究表明,Apicidin 可協(xié)同曲古抑菌素A 激活HIV-1 基因的轉(zhuǎn)錄[19]。此外,曲古抑菌素A 與腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)可協(xié)同激活HIV-1 LTR轉(zhuǎn)錄,二者間的協(xié)同作用嚴(yán)格依賴于靶基因上特定的DNA 序列(κB位點(diǎn))的存在[20]。
2.1.4 恩替司他(entinostat)
恩替司他是一種苯甲酰胺結(jié)構(gòu)的Ⅰ類HADC抑制劑,其對(duì)HDAC1 和HDAC3 的IC50分別為0.51和1.7 μmol·L-1。恩替司他可誘導(dǎo)潛伏感染的原代T 細(xì)胞產(chǎn)生病毒,其效力與林立司他相似[11]。它不增加T 細(xì)胞表面受體趨化因子受體4(C-X-C chemokine receptor type 4,CXCR4)和趨化因子受體5(C-C chemokine receptor type 5,CCR5)的表達(dá)量,所以不提高HIV-1激活后入侵細(xì)胞的風(fēng)險(xiǎn),且毒性小于帕比司他[11]。恩替司他通過(guò)選擇性阻礙Ⅰ類HDAC 與HIV-1 LTR 結(jié)合和促進(jìn)組蛋白H3 乙?;T導(dǎo)病毒粒子產(chǎn)生[11]。將其與苔蘚抑素(bryostatin-1)聯(lián)用可最大限度誘導(dǎo)病毒蛋白表達(dá)、促進(jìn)病毒粒子產(chǎn)生和感染細(xì)胞死亡[21]。
2.1.5 羅米地辛(romidepsin)
羅米地辛在nmol 濃度即可抑制Ⅰ類HDAC 的活性,其對(duì)HDAC1 和HDAC2 的IC50值分別為36和47 nmol·L-1,被美國(guó)FDA 批準(zhǔn)用于治療皮膚和外周T 細(xì)胞淋巴瘤。羅米地辛激活HIV-1 潛伏庫(kù)的能力與帕比司他相近,但對(duì)CD8+T細(xì)胞具有較高的細(xì)胞毒性,平均細(xì)胞死亡率為(22±6)%[22]。研究表明,羅米地辛可安全地激活HIV-1 復(fù)制,而不改變HIV-1 特異性T 細(xì)胞的比例,也不抑制其產(chǎn)生CK,即使導(dǎo)致T 細(xì)胞受體受損,也不會(huì)減弱T 細(xì)胞介導(dǎo)的免疫反應(yīng)[23]。羅米地辛可顯著抑制HIV-1侵染外周血單核細(xì)胞(peripheral blood mononuclear cell,PBMC)和CD4+T 細(xì)胞。因此,在HAART 治療后病毒載量下降不理想的情況下,基于羅米地辛的治療策略可使病毒幾乎不能重新形成潛伏庫(kù)。
2.1.6 吉維司他(givinostat)
吉維司他主要選擇性抑制Ⅰ類HDAC,其對(duì)HDAC1 和HDAC3 的IC50值分別為198 和157 nmol·L-1。吉維司他有3 大優(yōu)點(diǎn):①在安全使用濃度下,體外誘導(dǎo)潛伏感染細(xì)胞中HIV-1 的表達(dá)量至少增加10 倍,而丙戊酸作為Ⅰ類HDAC 抑制劑,誘導(dǎo)細(xì)胞中的HIV-1增加不到2倍;②口服給藥在人體中有很好安全性(包括兒童)[10];③不增加CD4+T 細(xì)胞表面CCR5 表達(dá),并使CD4+T 細(xì)胞表面CXCR4 和單核細(xì)胞表面CCR5 的表達(dá)量降低50%,誘導(dǎo)HIV-1 重新激活的比例是CD3/CD28 單克隆抗體的57%~74%。在U1 和ACH2 細(xì)胞中,吉維司他的激活能力是林立司他的50~100 倍[20]。研究表明,吉維司他與PKC聯(lián)用可誘導(dǎo)HIV-1 RNA的表達(dá)[24]。吉維司他不僅誘導(dǎo)潛伏感染細(xì)胞株產(chǎn)生HIV-1,同時(shí)大大降低HIV-1 共受體的表達(dá)[25]。此外,吉維司他的安全使用濃度(達(dá)400 nmol·L-1)高于帕比司他和羅米地辛,這可能是其逆轉(zhuǎn)HIV-1潛伏效率較強(qiáng)的原因之一[20]。
PKC 是G 蛋白偶聯(lián)受體系統(tǒng)中的效應(yīng)物,在非活性狀態(tài)下是水溶性的,游離在胞質(zhì)中。其激活依賴二酰甘油(diacylglycerol,DAG)的存在和胞質(zhì)中Ca2+濃度的升高,即DAG 在質(zhì)膜中出現(xiàn)時(shí),PKC 從胞質(zhì)中移位到質(zhì)膜上,然后在Ca2+作用下被激活。
PKC 可調(diào)控基因表達(dá),PKC 激活劑通過(guò)對(duì)PKC 信號(hào)通路的激活,激活HIV-1 潛伏庫(kù)。在靜息狀態(tài)下,細(xì)胞中的IκB與NF-κB結(jié)合形成復(fù)合體,可使NF-κB 以無(wú)活性形式滯留在胞質(zhì)中。IκB 激酶(IκB kinase,IKK)被激活后,可促進(jìn)IκB 磷酸化、泛素化和隨后的降解,使得IκB 釋放NF-κB,然后NF-κB迅速易位入核并結(jié)合于靶基因上的κB位點(diǎn),從而促進(jìn)HIV-1基因轉(zhuǎn)錄。
2.2.1 prostratin
prostratin 發(fā)現(xiàn)于薩摩亞的Mamala 樹(shù)的樹(shù)皮中,是一種非腫瘤促進(jìn)性佛波酯。prostratin 通過(guò)PKC 介導(dǎo)的通路活化有轉(zhuǎn)錄活性的NF-κB,使其進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)激活HIV-1 DNA的表達(dá)(表1)。研究表明,PKCθ、PKCε 和蛋白激酶D3(protein kinase D3,PKD3)是prostratin 誘導(dǎo)HIV-1 轉(zhuǎn)錄激活所必需。在信號(hào)傳遞中,PKCθ和PKCε通過(guò)磷酸化PKD3使其激活,隨后活化的PKD3 通過(guò)調(diào)控NF-κB 信號(hào)途徑激活HIV-1 的基因表達(dá)。綜上,prostratin 誘導(dǎo)激活HIV-1 基因轉(zhuǎn)錄的信號(hào)通路為prostratin-
PKCθ/PKCε-PKD3-NF-κB-HIV-1-LTR[26]。prostratin能夠激活轉(zhuǎn)錄起始,但對(duì)轉(zhuǎn)錄延伸沒(méi)有明顯影響[27]。prostratin 可與六亞甲基二乙酰胺(hexamethylenebisacetamide,HMBA)通過(guò)不同機(jī)制協(xié)同激活HIV-1 基因轉(zhuǎn)錄。prostratin 通過(guò)活化P-TEFb 從而促進(jìn)HMBA 誘導(dǎo)的HIV-1 基因轉(zhuǎn)錄延伸,HMBA 通過(guò)促進(jìn)prostratin 誘導(dǎo)的IκB 降解,使得NF-κB 易位入核及HIV-1 基因轉(zhuǎn)錄起始。二者共處理的激活作用可能是通過(guò)下調(diào)NF-κB 信號(hào)通路中負(fù)反饋調(diào)節(jié)因子脫泛素酶A20 的表達(dá),致使NF-κB 信號(hào)通路長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)活化[28]。研究表明,prostratin與HDAC抑制劑聯(lián)合使用對(duì)潛伏的HIV-1有很強(qiáng)的協(xié)同激活作用[26]。此外,prostratin還通過(guò)降低CD4 和CXCR4 受體表達(dá)量從而抑制HIV-1 進(jìn)入靶細(xì)胞[29-30]。
2.2.2 勃利抑素1(bryostatin-1)
勃利抑素1 是從海洋生物草苔蟲(chóng)(Bugula neritina)中提取的一種PKC 激活劑,能持續(xù)活化PKC并最終導(dǎo)致PKC 耗竭[31]。勃利抑素1 通過(guò)Nef 與Tat 介導(dǎo)的LTR 反式激活,協(xié)同調(diào)節(jié)HIV-1 的重新激活,AMP 依賴的蛋白激酶激活PKC,進(jìn)而促進(jìn)HIV-1 的重新激活[32]。勃利抑素1 在nmol 濃度下即可激活潛伏的HIV-1[31],對(duì)T 細(xì)胞的安全濃度高達(dá)100 nmol·L-1[33];重新激活潛伏病毒的能力是prostratin 和林立司他的25~1000 倍。勃利抑素1與HDAC 抑制劑(如帕比司他和羅米地辛)聯(lián)用可協(xié)同激活HIV-1 的基因表達(dá)[34]。勃利抑素1 還可下調(diào)HIV-1 受體CD4 和共受體CXCR4 的表達(dá),阻止易感細(xì)胞中HIV-1 的初始感染[35]。此外,研究發(fā)現(xiàn)勃利抑素1與其他在醫(yī)療實(shí)踐中常用的HDAC抑制劑(如VPA)有很強(qiáng)的協(xié)同作用[35]。
2.2.3 EK-16A
EK-16A 是一種巨大戟醇衍生物,提取自大戟屬植物甘遂(Euphorbia kansuiT.N. Liou ex S. B.Ho),與prostratin 結(jié)構(gòu)相似,但比prostratin 的重新激活效率更高。EK-16A 對(duì)HIV-1 的重新激活主要依賴于PKCγ。EK-16A 激活PKCγ 后,IκB 蛋白被磷酸化和泛素化降解,使NF-κB 易位入核,誘導(dǎo)HIV-1 LTR 轉(zhuǎn)錄起始;同時(shí)通過(guò)促進(jìn)細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶9(cyclin-dependent kinase 9,CDK9)磷酸化和上調(diào)細(xì)胞周期蛋白T水平活化P-TEFb,從而促進(jìn)轉(zhuǎn)錄延伸。研究表明,在潛伏感染的Jurkat細(xì)胞中,EK-16A 可在nmol 水平顯著激活HIV-1 的基因轉(zhuǎn)錄,活性遠(yuǎn)高于prostratin。EK-16A 在有效激活濃度(1~100 nmol·L-1)未檢測(cè)到細(xì)胞毒性,且未顯著增加CK 表達(dá),雖然其使T 細(xì)胞在活化早期表達(dá)CD69,但對(duì)另一個(gè)激活標(biāo)志物CD25 的促表達(dá)程度很?。?6]。
HIV-1 轉(zhuǎn)錄可分為起始、延伸和終止3 個(gè)階段,其中延伸階段耗時(shí)最長(zhǎng)。P-TEFb 由CDK9 及其調(diào)節(jié)亞基周期蛋白T組成,其活性受到嚴(yán)格調(diào)控,維持動(dòng)態(tài)平衡,在體內(nèi)以活性型和非活性型2 種形式存在,當(dāng)細(xì)胞處于紫外線、HMBA 或心肌肥大等刺激下,7SK 核糖核蛋白(7SK small nuclear ribonucleoprotein,7SK snRNP)復(fù)合體解離并釋放有活性的P-TEFb(cyclin T/CDK9)。P-TEFb 一方面通過(guò)磷酸化苯并咪唑敏感性誘導(dǎo)因子和負(fù)性轉(zhuǎn)錄延伸因子解除其對(duì)RNAPⅡ的抑制,另一方面通過(guò)直接催化RNAPⅡC 端結(jié)構(gòu)域(carboxyl-terminal domain,CTD)發(fā)生磷酸化,促使轉(zhuǎn)錄進(jìn)入延伸階段。溴結(jié)構(gòu)域蛋白4(bromodomain-containing protein 4,BRD4)在P-TEFb由非活性型向活性型轉(zhuǎn)變中發(fā)揮重要作用,還可增強(qiáng)P-TEFb 對(duì)RNAPⅡ的磷酸化作用。但由于BRD4 和Tat 競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合P-TEFb,故常使用BET抑制劑來(lái)增強(qiáng)Tat和P-TEFb的結(jié)合進(jìn)而激活病毒潛伏庫(kù)。
2.3.1 直接激活劑HMBA
HMBA 是一種P-TEFb 激活劑,也是有效的細(xì)胞生長(zhǎng)抑制劑和細(xì)胞分化誘導(dǎo)劑。HMBA 可誘導(dǎo)7SK snRNP 復(fù)合物的解離,從而釋放有活性的P-TEFb,誘導(dǎo)染色質(zhì)釋放BRD4,通過(guò)BRD4將活性P-TEFb 重新招募到啟動(dòng)子上,從而刺激轉(zhuǎn)錄延伸。P-TEFb 的活化也受多種信號(hào)通路的調(diào)控,如通過(guò)蛋白磷酸酶2B 誘導(dǎo)7SK snRNP 復(fù)合體構(gòu)象改變,促進(jìn)CDK9上T186去磷酸化,使P-TEFb從7SK snRNP 復(fù)合物中解離出來(lái)。也可通過(guò)激活磷脂酰肌醇3 激酶/蛋白激酶B(phosphati dylinositol 3-kinase/protein kinase B,PI3K/Akt)信號(hào)通路,促使蛋白磷酸化,繼而釋放有活性的P-TEFb[37]。HMBA 也可能是通過(guò)非經(jīng)典的NF-κB 途徑激活HIV-1轉(zhuǎn)錄[38],誘導(dǎo)潛伏感染細(xì)胞系中病毒的產(chǎn)生。在HMBA 處理的潛伏感染細(xì)胞系中,PI3K/Akt通路的激活是產(chǎn)生病毒所必需[39]。HMBA 還可和prostratin 協(xié)同激活HIV-1 轉(zhuǎn)錄。通過(guò)阻斷負(fù)反饋通路,HMBA 可作為NF-κB 途徑的信號(hào)增強(qiáng)劑發(fā)揮作用[40]。prostratin 通過(guò)促進(jìn)P-TEFb 活化來(lái)增強(qiáng)HMBA 誘導(dǎo)的HIV-1基因轉(zhuǎn)錄,從而促進(jìn)轉(zhuǎn)錄延伸。HMBA 除了激活HIV-1 轉(zhuǎn)錄,也可下調(diào)HIV-1 表面受體表達(dá),阻礙HIV-1感染其他細(xì)胞。
2.3.2 間接激活劑(BET抑制劑)
人BET 家族由BRD2,BRD3,BRD4 和BRDT組成,主要通過(guò)識(shí)別并結(jié)合組蛋白尾部的乙?;嚢彼釟埢l(fā)揮調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄和細(xì)胞生長(zhǎng)的作用。人BET 家族的4 個(gè)成員有相似的結(jié)構(gòu),即2 個(gè)串聯(lián)溴結(jié)構(gòu)域(BD1 和BD2)及1 個(gè)超末端(ET)結(jié)構(gòu)域,但生物學(xué)功能存在差異。
其中BRD4與HIV-1轉(zhuǎn)錄激活密切相關(guān),BRD4末端有1 個(gè)CTD。CTD 通過(guò)募集P-TEFb 到BRD4靶基因——HIV-1 基因轉(zhuǎn)錄區(qū)上,促進(jìn)RNAPⅡ磷酸化,進(jìn)而促使轉(zhuǎn)錄延伸。Tat 是病毒編碼的主要調(diào)控蛋白,能夠使HIV-1轉(zhuǎn)錄水平提高千倍,它可與轉(zhuǎn)錄出的反式激活應(yīng)答序列結(jié)合,在SF1 等細(xì)胞因子的幫助下大大加強(qiáng)RNAPⅡ的延伸能力,合成大量全長(zhǎng)mRNA[77]。BRD4與Tat競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合P-TEFb,從而抑制HIV-1 轉(zhuǎn)錄。BET 抑制劑抑制BRD4 與P-TEFb 結(jié)合,可增強(qiáng)Tat 與P-TEFb 的結(jié)合,提高HIV-1轉(zhuǎn)錄效率。
2.3.2.1 JQ1
JQ1 是一種特異性BET 抑制劑,對(duì)BRD4 的IC50通常在10~100 nmol·L-1。JQ1 通過(guò)與熱休克蛋白90(heat shock protein 90,HSP90)-細(xì)胞分裂周期蛋白37(cell division cyclin,CDC37)-CDK9復(fù)合物穩(wěn)定結(jié)合調(diào)控潛伏HIV-1 的轉(zhuǎn)錄激活。當(dāng)HSP90 活性降低和CDC37 的表達(dá)量下降時(shí),7SK snRNP 復(fù)合物重新組裝,使更多CDK9 處于無(wú)活性狀態(tài),從而降低JQ1 激活潛伏HIV-1 基因表達(dá)的效率。JQ1 還可促進(jìn)熱休克轉(zhuǎn)錄因子1(heat shock transcription factor 1,HSF1)與HIV-1 LTR 區(qū)域結(jié)合,并使HSF1 募集更多HSP90-CDK9 復(fù)合物來(lái)參與其激活潛伏HIV-1基因轉(zhuǎn)錄的過(guò)程[41]。JQ1可能是通過(guò)從HIV-1 LTR 中移除BRD4 而使Tat 隨后能與之結(jié)合[42]。JQ1還被證明在Jurkat T細(xì)胞中以非Tat依賴的方式促進(jìn)HIV-1轉(zhuǎn)錄。研究發(fā)現(xiàn),前花青素C1(procyanidin C1,絲裂原活化蛋白激酶激活劑)與PKC 激活劑和BET 抑制劑(JQ1)聯(lián)合治療時(shí),較低濃度的3 種化合物均能有效激活潛伏的HIV-1[43]。PKC激活劑PEP005和BET抑制劑JQ1可協(xié)同激活HIV-1 潛伏儲(chǔ)存庫(kù)[44]。從虎杖(Polygonum cuspidatumSieb.et Zucc.)中提取的天然產(chǎn)物REJC1G3是一種P-TEFb激活劑,可通過(guò)誘導(dǎo)P-TEFb從7SK snRNP中釋放與JQ1起協(xié)同作用[45]。
2.3.2.2 OTX-015
OTX-015是一種有效的BRD2/3/4抑制劑,IC50值為92~112 nmol·L-1。OTX-015(0.1,1,5 μmol·L-1)可誘導(dǎo)接受HAART 患者的靜息CD4+T 細(xì)胞產(chǎn)生HIV-1全長(zhǎng)轉(zhuǎn)錄本和病毒粒子。OTX-015通過(guò)增加CDK9 環(huán)磷酸化,促進(jìn)HIV-1 LTR 對(duì)P-TEFb 的募集,進(jìn)一步誘導(dǎo)RNAPⅡCTD 磷酸化和病毒轉(zhuǎn)錄,從而激活潛伏HIV-1[46]。OTX-015 對(duì)細(xì)胞活力無(wú)明顯影響,既不誘導(dǎo)T 細(xì)胞活化,也不誘導(dǎo)HIV-1 受體/共受體的表達(dá)。因此,在重新激活病毒期間,OTX-015 不增加CD4+T 細(xì)胞對(duì)HIV-1 的易感性。此外,OTX-015 與prostratin 聯(lián)用可有效提高激活潛伏HIV-1 的效率。但OTX-015 激活效率不高,需要優(yōu)化給藥濃度和時(shí)間,或與其他激活劑聯(lián)合,以進(jìn)一步提高其誘導(dǎo)HIV-1基因表達(dá)的效率。
DNA甲基化是在DNMT作用下,將甲基選擇性添加到特定堿基上。DNA 甲基化修飾是真核細(xì)胞調(diào)控基因表達(dá)的特點(diǎn)之一,其通過(guò)3 種途徑抑制基因表達(dá):①甲基化的CpG 島阻礙轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合,直接抑制基因表達(dá);②通過(guò)招募DNA 甲基結(jié)合蛋白及一些阻遏復(fù)合物,阻止轉(zhuǎn)錄因子和特定DNA序列結(jié)合,間接抑制基因表達(dá);③凝集狀態(tài)的染色質(zhì)阻礙轉(zhuǎn)錄因子與其調(diào)控序列的結(jié)合。DNMT 抑制劑通過(guò)抑制病毒DNA 甲基化過(guò)程,進(jìn)而促進(jìn)HIV-1基因轉(zhuǎn)錄。一些DNMT抑制劑(如核苷類似物)磷酸化后能與DNMT 形成共價(jià)化合物,阻礙DNMT 與DNA結(jié)合,抑制其轉(zhuǎn)甲基功能,誘導(dǎo)DNA去甲基化。
地西他濱是2-脫氧胞苷類似物,又稱5Aza-CdR,高濃度時(shí)具有細(xì)胞毒作用,低濃度時(shí)具有去甲基化作用。5Aza-CdR 本身是很弱的HIV-1 LRA,但與prostratin 聯(lián)用可顯著提高多數(shù)J-Lat 細(xì)胞中病毒基因表達(dá)的效率[47]。研究表明,LRA 濃度及聯(lián)合治療時(shí)給藥順序?qū)τ趨f(xié)同激活HIV-1基因表達(dá)至關(guān)重要。5Aza-CdR+HDAC 抑制劑(恩替諾特除外)順序給藥在2 個(gè)潛伏感染的T 細(xì)胞系中協(xié)同誘導(dǎo)了HIV-1的基因表達(dá)[48]。最近一項(xiàng)在小鼠獲得性免疫缺陷綜合征模型中的研究結(jié)果表明,5Aza-CdR 單獨(dú)或與吉西他濱(嘧啶類抗腫瘤藥物)聯(lián)用,通過(guò)在病毒逆轉(zhuǎn)錄過(guò)程中引入致命突變來(lái)抑制HIV-1的復(fù)制,導(dǎo)致病毒潛伏庫(kù)縮小[49]。此外,在潛伏感染的Jurkat細(xì)胞和原代T細(xì)胞中的HIV-1 CpG島上,發(fā)現(xiàn)甲基CPG 結(jié)合域蛋白2(methyl CpG binding domain protein 2,MBD2)結(jié)合到甲基化的胞嘧啶上,進(jìn)而募集HDAC 促使組蛋白去乙?;?,MBD2和去乙酰化的組蛋白通過(guò)募集更多的DNMT來(lái)加強(qiáng)沉默信號(hào),而用5Aza-CdR 抑制胞嘧啶甲基化可消除對(duì)MBD2和HDAC的募集[50]。
組蛋白甲基化修飾一般發(fā)生在組蛋白賴氨酸和精氨酸殘基上,分別由組蛋白賴氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶和組蛋白精氨酸甲基轉(zhuǎn)移酶催化。在HMT 的作用下,以S-腺苷甲硫氨酸(S-adenosylme-thionine,SAM)為甲基供體,可將SAM 上的甲基轉(zhuǎn)移到賴氨酸側(cè)鏈的N 原子上。組蛋白賴氨酸甲基化常發(fā)生在H3K4,H3K9,H3K27和H3K36等位點(diǎn)上,這些位點(diǎn)也可發(fā)生多甲基化。組蛋白賴氨酸甲基化對(duì)基因轉(zhuǎn)錄起激活或抑制作用。H3K9的甲基化與基因沉默相關(guān),而H3K4的甲基化則與基因的激活相關(guān)。組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶SUV39可特異性甲基化H3K9。HMT抑制劑通過(guò)抑制SUV39,包括SUV39H1,SUV39H2,G9a 和ESET,抑制組蛋白H3K9甲基化,從而促進(jìn)潛伏HIV-1基因的轉(zhuǎn)錄。
2.5.1 毛殼素(chaetocin)
毛殼素是一類來(lái)自毛殼菌屬(Chaetomium kunze)的天然產(chǎn)物,是組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶SUV39H1的抑制劑(表1)。研究表明,由于HIV-1 基因的表觀遺傳沉默限制了基因表達(dá),因此即使在T 細(xì)胞激活的情況下,病毒仍可能處于潛伏狀態(tài)[51]。毛殼素抑制H3K9的三甲基化(H3K9me3)并促進(jìn)組蛋白乙酰化水平增加,引起LTR 啟動(dòng)子區(qū)的染色質(zhì)重塑,從而產(chǎn)生了一個(gè)允許多種轉(zhuǎn)錄激活因子結(jié)合的環(huán)境,進(jìn)而激活轉(zhuǎn)錄。90 nmol·L-1是毛殼素激活HIV-1 基因表達(dá)并保持細(xì)胞活力的最佳濃度,可誘導(dǎo)50% PBMC 和86% HLA-DR-CD4+T 細(xì)胞中HIV-1 的激活[52]。毛殼素+林立司他和毛殼素+prostratin 在重新激活感染者CD4+T 細(xì)胞中病毒方面比單用這2種化合物效力更高[52]。毛殼素細(xì)胞毒性較小,其與曲古抑菌素A和林立司他有協(xié)同作用,機(jī)制可能是通過(guò)染色體重構(gòu)重新激活HIV-1基因的表達(dá)[53]。
2.5.2 BlX-01294
BIX-01294 可特異性抑制組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶G9a 對(duì)H3K9的二甲基化(H3K9me2),對(duì)與其密切相關(guān)的胰高血糖素樣肽酶(主要是H3K9me3)的抑制作用較弱,IC50分別為1.7 和38 μmol·L-1。研究表明,G9a C 端的SET 結(jié)構(gòu)域是G9a 介導(dǎo)的H3K9甲基化所必需,同時(shí)也是抑制HIV-1 基因表達(dá)所必需[54]。HIV-1 基因通過(guò)招募G9a,導(dǎo)致H3K9me2 進(jìn)而誘導(dǎo)基因沉默。隨后H3K9me2 被包含異染色質(zhì)蛋白1 和HDAC 的異染色質(zhì)蛋白復(fù)合物識(shí)別,進(jìn)而招募SUV39H,將沉默的常染色質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)楫惾旧|(zhì)[54]。BIX-01294 抑制G9a,降低H3K9me2,并在轉(zhuǎn)錄水平重新激活潛伏的HIV-1。BIX-01294 可激活HIV-1感染者和無(wú)法檢測(cè)到病毒載量患者的靜息CD4+T細(xì)胞中HIV-1基因的表達(dá)[52]。
TLR 是一種模式識(shí)別受體(pattern recognition receptors,PRR)。PRR 主要是由免疫系統(tǒng)細(xì)胞表達(dá)的免疫受體,其功能是識(shí)別微生物特定分子結(jié)構(gòu)即病原體相關(guān)分子模式(pathogen associated molecular pattern,PAMP)。TLR 為Ⅰ型跨膜蛋白,其胞外段為富含亮氨酸的重復(fù)序列,參與配體識(shí)別;胞內(nèi)段含有保守的Toll 樣/白細(xì)胞介素1(interleukin 1,IL-1)受體結(jié)構(gòu)域,負(fù)責(zé)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。TLR1,2,4,5,6 和10 定位于細(xì)胞表面,識(shí)別細(xì)菌和真菌的細(xì)胞壁成分。TLR3,7,8 和9 存在于細(xì)胞內(nèi),主要識(shí)別來(lái)自細(xì)菌和病毒的核酸。TLR 激活劑既是免疫激活劑,也是HIV 潛伏激活劑。TLR7 激活劑可誘導(dǎo)CK 的分泌,并使CD4+T 細(xì)胞中潛伏的HIV-1 重新激活。TLR9 激活劑MGN1703 可激活潛伏的HIV-1并增強(qiáng)抗病毒免疫反應(yīng)[58]。TLR激活劑可通過(guò)上調(diào)CK 水平,增強(qiáng)免疫系統(tǒng)抗病毒的能力。目前大多數(shù)研究都集中在TLR7 和TLR9 激活劑。除能重新激活潛伏的HIV-1 外,TLR 通過(guò)同源二聚體或異源二聚體識(shí)別其同源配體,在巨噬細(xì)胞、PDC 和上皮細(xì)胞表面表達(dá),介導(dǎo)對(duì)外來(lái)病原體的識(shí)別和應(yīng)答。
2.6.1 維沙莫德(vesatolimod)
維沙莫德是一種可口服TLR7 激活劑,又稱GS-9620,可直接激活PDC 和B 淋巴細(xì)胞,產(chǎn)生CK,誘導(dǎo)免疫激活。GS-9620 通過(guò)依賴于Ⅰ型干擾素的機(jī)制誘導(dǎo)接受HAART 患者細(xì)胞中的HIV-1重新激活,且增強(qiáng)抗體介導(dǎo)的免疫反應(yīng),最終提高對(duì)HIV-1 感染細(xì)胞的殺傷力[55]。研究表明,TLR2/7雙重激活劑既能增強(qiáng)對(duì)潛伏病毒的再激活能力,又能增強(qiáng)免疫反應(yīng)。2 類激活劑各自觸發(fā)不同的途徑,TLR2 激活劑Pam2CSK4 通過(guò)誘導(dǎo)記憶T 細(xì)胞中NF-κB 活化來(lái)重新激活HIV-1 基因表達(dá),GS-9620 誘導(dǎo)單核細(xì)胞和PDC 分泌腫瘤壞死因子α,從而增強(qiáng)免疫反應(yīng)[57]。另有研究表明,靶向HIV-1的廣譜中和抗體PGT121 和GS-9620 聯(lián)用能夠延緩HIV-1 在停止服用HAART 藥物的猴體內(nèi)的再?gòu)?fù)制[56]。
2.6.2 來(lái)非莫德(lefitolimod)
來(lái)非莫德是一種TLR9 激活劑,又稱MGN-1703,是一個(gè)含有非CG 甲基化的小DNA 分子。TLR9 主要表達(dá)于B 細(xì)胞和PDC。MGN-1703 可促進(jìn)B 細(xì)胞分化,激活PDC、NK 細(xì)胞和T 細(xì)胞產(chǎn)生的干擾素,在淋巴結(jié)中發(fā)揮調(diào)節(jié)作用[59]。MGN-1703在CD4+T 細(xì)胞中促進(jìn)HIV-1基因的轉(zhuǎn)錄,誘導(dǎo)強(qiáng)大的抗病毒天然免疫反應(yīng),并增強(qiáng)NK 細(xì)胞介導(dǎo)的抗病毒感染作用[58]。目前臨床試驗(yàn)結(jié)果表明,MGN-1703耐受性良好,不良反應(yīng)主要是1級(jí)或2級(jí)。
CK 是免疫原、絲裂原或其他刺激劑誘導(dǎo)多種細(xì)胞產(chǎn)生的低相對(duì)分子質(zhì)量可溶性蛋白質(zhì),具有調(diào)節(jié)固有免疫和適應(yīng)性免疫、血細(xì)胞生成、細(xì)胞生長(zhǎng)以及損傷組織修復(fù)等多種功能。CK 可被分為IL、干擾素、腫瘤壞死因子、趨化因子和生長(zhǎng)因子等。CK 與細(xì)胞表面相應(yīng)的受體結(jié)合后,可引發(fā)復(fù)雜的細(xì)胞內(nèi)分子相互作用,最終導(dǎo)致細(xì)胞基因表達(dá)的改變。HIV-1 LTR 介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄受到一些CK 的調(diào)控。CK影響HIV-1基因轉(zhuǎn)錄的能力因細(xì)胞類型而異,并依賴于其他CK的存在[78]。
2.7.1 lL-7
IL-7 是趨化因子家族成員之一,是一種具有廣泛免疫效應(yīng)的多功能CK,其靶細(xì)胞主要為淋巴細(xì)胞,對(duì)來(lái)自人或小鼠骨髓的B祖細(xì)胞、胸腺細(xì)胞和外周T 細(xì)胞等均有促生長(zhǎng)作用。IL-7 的受體是一個(gè)異源二聚體,由共有γ 鏈和IL-7受體特異性α 鏈組成。IL-7 通過(guò)與α 鏈結(jié)合,促使γ 鏈發(fā)生磷酸化,進(jìn)而激活JAK/STAT 信號(hào)通路促進(jìn)潛伏病毒的重新激活,同時(shí)IL-7 可通過(guò)促進(jìn)外周CD4+T 細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)增殖來(lái)恢復(fù)免疫功能,在病毒感染治療時(shí)增強(qiáng)抗原特異性的T 細(xì)胞反應(yīng)。目前IL-7 作為免疫激活劑已經(jīng)進(jìn)入臨床研究[60],由于其對(duì)病毒的重新激活能力,未來(lái)可作為一種極具潛力的HIV-1 LRA。
2.7.2 N-803
N-803(ALT-803),是IL-15 超激動(dòng)劑,是由突變的IL-15、IL-15受體α鏈和IgG1的Fc段融合而成的復(fù)合物。研究發(fā)現(xiàn),在猴免疫缺陷病毒(simian immunodeficiency virus,SIV)感染的獼猴和HIV-1感染的人源化小鼠中,N-803 在CD8+T 淋巴細(xì)胞耗盡的情況下持續(xù)高強(qiáng)度誘導(dǎo)潛伏期逆轉(zhuǎn)[61]。體外實(shí)驗(yàn)表明,N-803 能增強(qiáng)HIV-1 特異性CD8+T 細(xì)胞和NK 細(xì)胞介導(dǎo)的抗病毒免疫效應(yīng),從而靶向體內(nèi)殘留的病毒潛伏庫(kù)[62]。同時(shí)N-803 激活的NK 細(xì)胞可抑制體內(nèi)HIV-1 急性感染[63]。此外,在接受HAART 的猴-人類免疫缺陷病毒(simian-human immunodeficiency virus,SHIV)感染的獼猴中,皮下注射N-03 可促使NK 細(xì)胞和SHIV 特異性CD8+T細(xì)胞從外周血進(jìn)入淋巴濾泡中[64]。
SMAC 是存在于線粒體中調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡的蛋白質(zhì),通過(guò)阻礙凋亡抑制蛋白(inhibitor of apoptosis protein,CLAP),尤其是X 連鎖凋亡抑制蛋白(X-linked inhibitor of apoptosis protein,XIAP)實(shí)現(xiàn)促凋亡作用。在CLAP1/2、腫瘤壞死因子受體相關(guān)蛋白組成的復(fù)合體中,CLAP1結(jié)構(gòu)性降解NF-κB誘導(dǎo)激酶,從而阻止P100到P52的轉(zhuǎn)化。SMAC類似物抑制CLAP,導(dǎo)致NF-κB誘導(dǎo)激酶積累和IKK磷酸化,以及隨后P100到P52的加工,最后,P60/P52異源二聚體轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核,激活靶基因轉(zhuǎn)錄[79]。帕比司他和SMAC 類似物聯(lián)合作用于接受HAART 患者的靜息CD4+T細(xì)胞,可協(xié)同激活病毒潛伏庫(kù)。
AZD5582 是一種新型小分子CLAP 抑制劑,可與CLAP1,CLAP2 和XIAP 的BIR3 區(qū)域有效結(jié)合,IC50分別為15,21 和15 nmol·L-1。HAART 聯(lián)合AZD5582 處理可引起從BLT 小鼠和獼猴淋巴結(jié)及血漿中分離的T 細(xì)胞中HIV-1 RNA 和SIV RNA 水平顯著增加,且毒副作用小。研究表明,AZD5582可以逆轉(zhuǎn)靜息CD4+T 細(xì)胞中HIV-1 和SIV 的潛伏狀態(tài)[65]。
IC 分子是調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)的細(xì)胞表面受體。刺激性IC 分子可提供共刺激信號(hào),增強(qiáng)免疫激活,而抑制性IC 分子會(huì)負(fù)調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞功能,并在降低免疫效應(yīng)和維持自身耐受性方面起重要作用[80]。在HIV-1感染期間,免疫細(xì)胞中抑制性IC分子上調(diào),如程序性細(xì)胞死亡蛋白1(programmed cell death protein 1,PD-1)、細(xì)胞毒性T 淋巴細(xì)胞相關(guān)蛋白4(cytotoxic T-lymphocyte-associated protein 4,CTLA-4),會(huì)導(dǎo)致T細(xì)胞衰竭,其特征是免疫細(xì)胞的效應(yīng)功能喪失并無(wú)法響應(yīng)抗原而增殖[81]。抑制性IC 分子與HIV-1 潛伏庫(kù)的建立和維持有關(guān)。HIV-1潛伏感染多發(fā)生在表達(dá)PD-1、T 細(xì)胞免疫球蛋白與黏蛋白結(jié)構(gòu)域3、CTLA-4或B、T淋巴細(xì)胞弱化因子的細(xì)胞中[82]。此外,PD-1高表達(dá)的濾泡輔助性T細(xì)胞被證明富含復(fù)制能力強(qiáng)的HIV-1[83]。IC 分子如PD-1或CTLA-4主要通過(guò)干擾CD28信號(hào)通路阻斷T 細(xì)胞受體傳遞信號(hào)。IC 抑制劑可促進(jìn)T 細(xì)胞受體活化,激活下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,如酪氨酸激酶ZAP70、PI3K 和鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶等,進(jìn)而激活調(diào)控HIV-1 基因轉(zhuǎn)錄的NF-κB,AP-1 和NFAT 等轉(zhuǎn)錄因子[84]。因此,IC 抑制劑可能是一種專門逆轉(zhuǎn)HIV-1潛伏狀態(tài)的LRA。
IC 抑制劑主要包括CTLA-4 抑制劑與PD-1/程序性細(xì)胞死亡-配體1(programmed cell deathligand 1,PD-L1)抑制劑,主要針對(duì)免疫T 細(xì)胞激活過(guò)程中的2 個(gè)關(guān)鍵IC 通路CTLA-4/B7-1/2 和PD-1/PD-L1通路。
2.9.1 納武單抗(nivolumab)
納武單抗是PD-1 抑制劑,可重新激活PD-1 過(guò)表達(dá)的HIV 特異性T細(xì)胞并提高其免疫應(yīng)答。研究表明,在HIV-1感染的癌癥病例中,納武單抗成功增強(qiáng)了CD8+T 細(xì)胞增殖和分泌CK 的能力,擴(kuò)大了PD-1低表達(dá)的T細(xì)胞亞群[66]。同樣,在另一癌癥病例中,納武單抗治療使得HIV-1 病毒潛伏庫(kù)劇烈持續(xù)縮小,且CD8+T 細(xì)胞數(shù)量明顯增加[67]。然而也有研究表明,將從接受HAART 患者體內(nèi)分離的細(xì)胞進(jìn)行體外培養(yǎng),用PD-L1 抑制劑(BMS-936559)和納武單抗聯(lián)合治療,不能持續(xù)促使PBMC 產(chǎn)生成熟病毒粒子[68]。在長(zhǎng)期接受HAART 的SIV 感染的恒河猴中,雙重阻斷CTLA-4/PD-1通路可逆轉(zhuǎn)潛伏病毒并縮小病毒潛伏庫(kù),但仍不足以完全控制病毒[69]。目前納武單抗逆轉(zhuǎn)潛伏HIV-1的作用機(jī)制尚不明了,需進(jìn)一步研究。
2.9.2 伊匹單抗(ipilimumab)
伊匹單抗是CTLA-4 抑制劑。有研究表明,CD4+T細(xì)胞表面CTLA-4的高表達(dá)與HIV-1感染有關(guān)[70]。在接受HAART 的晚期惡性腫瘤病例中,單獨(dú)使用PD-1 抑制劑納武單抗對(duì)HIV-1 的潛伏狀態(tài)或病毒潛伏庫(kù)沒(méi)有影響,但將納武單抗和伊匹單抗聯(lián)合使用可誘導(dǎo)相關(guān)未剪接的HIV-1 RNA 水平適度增加,并潛在消除了含有HIV-1 復(fù)制能力的細(xì)胞[71]。在3 例接受HAART 的腫瘤患者中發(fā)現(xiàn),IC抑制劑伊匹單抗、納武單抗和avelumab 可激活潛伏的HIV-1,增強(qiáng)HIV 特異性T 細(xì)胞功能,但個(gè)體差異較大[72]。在評(píng)估的劑量范圍和時(shí)間范圍內(nèi),未接受HAART 的患者使用伊匹單抗治療是安全的且耐受性良好,且2劑以上更高劑量伊匹單抗(3 mg·kg-1)可極大促使T細(xì)胞激活和HIV-1基因表達(dá)[73]。
雙硫侖是特異性乙醛脫氫酶1 抑制劑,可通過(guò)對(duì)乙醇產(chǎn)生急性敏感性治療慢性酗酒。雙硫侖通過(guò)耗盡胞內(nèi)磷酸酶和張力蛋白同源物,激活PI3K/Akt 信號(hào)通路,從而激活HIV-1 基因轉(zhuǎn)錄[74]。同時(shí)雙硫侖治療不會(huì)引起T 細(xì)胞的全局激活、促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生或激活標(biāo)志物的表達(dá)。雙硫侖與HDAC 抑制劑相似,其激活潛伏病毒的能力與縮減病毒潛伏庫(kù)的能力無(wú)關(guān)。
雖然HIV-1 LRA 的種類很多,但多數(shù)作用機(jī)制單一,不能有效激活病毒潛伏庫(kù),目前尚未發(fā)現(xiàn)能徹底激活HIV-1 病毒潛伏庫(kù)的LRA,因此未來(lái)的研究應(yīng)更傾向于不同作用機(jī)制藥物的聯(lián)用,這樣不僅可有效提高激活效率,還可在一定程度上減輕單一藥物的不良反應(yīng)。在確定最佳LRA 組合和濃度等方面,既要做到協(xié)同效應(yīng)最大化,又要確保徹底逆轉(zhuǎn)潛伏病毒。研究表明,增加LRA 濃度,可增強(qiáng)逆轉(zhuǎn)潛伏期的能力,但會(huì)降低LRA 間的協(xié)同作用[85]。除藥物聯(lián)用外,還可在給藥方式和增加LRA 半衰期等方面進(jìn)行優(yōu)化,如采用靶向給藥(如生物偶聯(lián))、納米藥物遞送體系等毒副作用小、針對(duì)性強(qiáng)、且具有良好生物相容性的策略[14]。增加LRA 的半衰期可通過(guò)延長(zhǎng)藥物在體內(nèi)的留存時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn),避免由于接觸時(shí)間過(guò)短,而降低藥物作用效率。但LRA 的使用也有很多限制,如某些LRA 會(huì)破壞內(nèi)皮屏障的完整性[86];由于LRA 缺乏特異性,不同感染者有不同的激活情況,即病毒潛伏庫(kù)的異質(zhì)性和導(dǎo)致HIV-1潛伏機(jī)制的多樣性,潛伏庫(kù)的異質(zhì)性在很大程度上導(dǎo)致LRA 的臨床試驗(yàn)成功率低[87]。其他問(wèn)題還包括:研究人員尚不清楚體外“效力”是否與體內(nèi)“效力”有關(guān),特別是消除潛伏感染細(xì)胞的能力;殘留的病毒血癥是否表示在接受HAART 后病毒的持續(xù)復(fù)制,還是病毒從激活的宿主中釋放;LRA 干預(yù)前潛伏庫(kù)的大小可能會(huì)影響潛伏期逆轉(zhuǎn)[88]。此外,試驗(yàn)中使用的一些LRA 導(dǎo)致CD8+T 細(xì)胞功能障礙,并使?jié)摲腥炯?xì)胞上T 細(xì)胞耗竭標(biāo)志物上調(diào),從而降低細(xì)胞免疫反應(yīng)[89-90]。這些問(wèn)題有待進(jìn)一步深入研究。