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武科大治艾滋是怎么回事?武科大张同存、顾潮

2019-11-03 10:35

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2019年10月25日,来自美国加州大学旧金山分校的Warner C. Greene团队在Cell杂志上发表文章Attacking Latent HIV with convertible CAR-T Cells, a Highly Adaptable Killing Platform,报道了一种新型可转换型CAR-T细胞平台,即将CTL与一系列广谱的抗HIV抗体进行结合,并证明了可转换型CAR-T平台只有与抗HIV抗体结合时,才能够高效地特异性地击杀血液、扁桃体和脾脏中HIV感染的CD4+ T细胞;接受抗逆转录病毒治疗的HIV感染者的血液中存在可诱导的潜伏池,而可转换型CAR-T细胞能在48小时内击杀其半数以上的潜伏性细胞。可转换型CAR-T细胞具有模块化功能,可以实现多个抗HIV抗体的搭载,大大提高了击杀的广度和控制能力,使其成为攻击潜伏HIV库的有力工具。

武科大治艾滋!张同存、顾潮江是武汉科技大学生命科学与健康学院的教授,两人发明的“一种治疗HIV感染的嵌合抗原受体的重组基因构建及其应用”技术,是全球首个“应用CAR-T免疫细胞治疗艾滋病”的发明专利。

为了提高击杀被激活细胞的能力,研究人员将广谱抗HIV抗体和CAR-T进行整合。配体MIC/ULBP在应激细胞中表达,其受体NKG2D在CTL和NK细胞上表达,系统利用两者天然具有结合的能力实现链接。即对NKG2D的结合口袋进行突变使其惰性化,不能够结合天然的配体;相应地,对MIC配体的α1- α2结构域进行突变,以避免与野生型NKG2D结合。这样就构建了一个独特的、唯一的正交配对系统,突变型NKG2D被格式化成CAR并表达于CD8+ T细胞,突变型α1- α2结构域与HIV bNAbs融合产生具有双特异性的MicAbody。结合实验显示,MicAbody和突变型NKG2D亲和力非常高,达到亚纳摩尔级;而且两者的结合具有特异性。同时MicAbody的Fv结构域与HIV感染细胞表面的HIV-Env蛋白抗原高效结合。为了验证转换型cCAR-T的杀伤效果,研究人员在MicAbody的重链引入两个突变,抑制了MicAbody诱发NK细胞的抗体依赖性细胞杀伤作用,确保MicAbody-cCAR-T的相互作用是杀伤的唯一来源。将B细胞特异的抗CD20单抗-rituximab搭载到cCAR-T上,有效控制肿瘤生长,而且抗肿瘤效果与传统性CAR-T相当,验证了cCAR-T的杀伤功能。

武科大张同存、顾潮江研发出艾滋病新治疗方法

HIV MicAbody和cCAR-T的联用是否能够对HIV感染的原代CD4+ T细胞有效地击杀?研究人员利用HIV-GFP对扁桃体来源的CD4+ T细胞进行感染,然后与cCAR-T细胞进行共培养,检测其杀伤能力。对HIV感染细胞的杀伤效率与效应cCAR-T的数量相关,但过多的效应cCAR-T导致未感染HIV的CD4+ T细胞的活性降低,故效应cCAR-T:靶标细胞的比例在10:1较为合适。未搭载抗体或搭载了anti-CD20、anti-HER2 MicAbody的cCAR-T均对HIV感染细胞没有杀伤功能;只有搭载了HIV特异性MicAbody的cCAR-T具有杀伤功能,而且对未感染HIV的细胞没有影响。cCAR-T是两部分对接,且可调节式系统,其可以搭载不同MicAbody,以扩展靶向细胞的广度。同时使用搭载了anti-CD20和HIV特异性抗体的cCAR-T其对B细胞、HIV感染细胞的杀伤能力与单独使用相当,并没有削弱其杀伤功能。此外,虽然cCAR-T介导的杀伤具有高度特异性,但其效率维持在65%。这可能与感染细胞产生的HIV基因产物的数量有关,与细胞表面的Env蛋白的数量相关。对杀伤进行时间过程分析,发现共培养约10-15小时后,杀伤现象出现,HIV感染细胞的数量开始下降,表明效应细胞和MicAbody的结合、MicAbody和靶标细胞的结合需要一定的时间。

艾滋病是由人类免疫缺陷病毒1型(Human Immunodeficiency Virus 1,HIV-1)感染引起的一种重大威胁人类生命安全的传染病。目前控制艾滋病最有效的办法是高效抗逆转录病毒治疗,也就是“鸡尾酒疗法”,由美籍华裔科学家何大一于1996年提出,是通过三种或三种以上的抗病毒药物联合使用来治疗艾滋病。但这种方法有一定的局限性。比如患者必须终生服药,需付出昂贵的经济代价,同时还有严重的毒副作用以及耐药毒株的出现。更重要的是HAART不能彻底清除病毒,主要是因为药物仅对复制中的病毒有效,而对HIV在感染早期建立的潜伏性病毒“储藏库”是无效的。一旦抗逆转录病毒治疗中断,几乎所有患者体内病毒血症会迅速反弹。这些都会直接威胁HIV感染者的生命。

最后,研究人员对cCAR-T是否能够杀伤HIV潜在感染细胞进行测试。从6位接受ART治疗且HIV阳性受试者的血液中分离CD4+ T细胞,使用强效的潜伏逆转剂进行处理后,与cCAR-T、HIV MicAbody共培养。搭载了HIV MicAbody的cCAR-T显著降低HIV病毒滴度,bNAb-cCAR-T系统能够攻击诱导性潜伏池。

此次张同存、顾潮江两位教授提出的新方法是针对HIV病毒感染的CAR-T,具有高亲和力、广谱杀伤性、高安全性等特点,克服了CAR分子设计本身的缺陷,利用能与病毒蛋白gp120和gp41高度特异性结合的广谱中和抗体作为scFv,能与目前绝大多数的HIV-1的病毒株结合,增加其临床适应性。同时,改造后的CAR分子提高了扩增和存活率,增加了临床的有效性和安全性。

总的来说,研究报道了一种新型的转换型CAR-T平台,利用NKG2D-MIC的配体-受体结合作用,将“抗原识别”功能从CAR分子上分离出来,使用一种或多种双特异性抗体实现抗原的识别过程,并与CAR分子结合,从而实现对靶标细胞的精准击杀。转换型CAR-T平台具有灵活性,大大扩展靶向细胞的广度和控制能力,为治疗HIV提供了新的工具。

张同存教授在接受媒体采访时表示,这是一种“基因工程改造治疗”手段。先采集患者的血液,分离出T细胞,在体外运用基因工程手段重新设计CAR-T细胞,并大量扩增到上十亿、上百亿个,然后输回患者体内。该CAR-T细胞在体内能特异识别并摧毁被HIV病毒感染的细胞,中和血液中的HIV。

研究背景

顾潮江表示,以靶向HIV gp120的CAR分子转导CD8+T细胞重建HIV特异性的T细胞免疫,赋予其在人体内持久性和特异性杀灭HIV感染细胞的能力,并实现HIV感染的CAR-T细胞精准治疗。该技术最大的创新点就是CAR-T细胞能直接杀死HIV病毒感染的细胞,并能与病毒激活剂药物联用能清除在“鸡尾酒疗法”中存活的“漏网之鱼”,达到治愈的目的。

抗逆转录病毒治疗可以有效抑制HIV的复制,缓解病程进展,但是潜伏性感染细胞的存在是治疗HIV的主要障碍。潜伏性感染细胞数量虽然少,但是含有整合的HIV病毒前体,构成HIV潜伏池。而且其通常不表达病毒蛋白,免疫系统不能识别而实现免疫逃逸。潜伏池越大,免疫系统控制病毒就越难,ART一旦中断病毒复发越快。几种抗逆转录病毒药物的联用能够有效控制HIV感染,抑制AIDS的发展,但HIV阳性的病人需要终身服药,并且ART药物具有一定的副作用。

武科大治艾滋是真的,两例HIV患者治疗效果明显

“激活和击杀”是减少潜伏池的一个主要方法,即潜伏性细胞暴露于一个或多个潜伏逆转剂,诱导病毒蛋白如Env表达。Env将插入到细胞表面,被病毒诱导的细胞病变导致细胞杀伤而清除,或者被免疫细胞识别为异物而清除。但是,只有强效的LRAs能够触发病毒诱导的细胞病变导致细胞杀伤,但强效的LRAs具有毒副作用,包括诱发细胞因子风暴,在临床上使用相当有限。虽然需要寻找更加稳定、非毒性的“shock”来激活潜伏性细胞,但“激活和击杀”策略的成功实施依赖于高效率地击杀激活的细胞。HIV感染常常导致杀伤性T细胞丧失效应功能和增殖功能,进入耗竭状态。此外,CTL抵抗性病毒株被报道。所以,如果想要提高HIV感染者的细胞免疫,对HIV潜伏池进行清除,则必须克服这两个障碍。

目前,两位教授已利用该技术治疗了两例HIV患者,一例治疗3个月,HIV病毒指标迅速下降;一例治疗9个月,目前体内没有发现HIV病毒,在全球率先取得突破性进展。不过张教授表示,想要定义“治愈”,接下来还需要长期随访,“从临床上来说,必须随访三年不复发,才能称为‘治愈’。”

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