新型外泌体疗法，可稳定抑制艾滋病病毒感染
到 2020 年底，估计有 3770 万人患上了艾滋病，这是一个严重的全球公共卫生问题。人类免疫缺陷病毒 (HIV) 是导致艾滋病的病毒，它们以免疫细胞为攻击对象，会造成人体免疫缺陷，导致危及生命的机会性感染和某些癌症的滋生。目前，尚无批准的疗法，但联合抗逆转录病毒疗法 (cART) 可显着降低艾滋病的死亡率。然而，cART 的使用伴随着产生抗药性和缩短寿命的严重副作用。因此，人们需要重新开发抑制 HIV 的药物。
病毒 5' 长末端重复序列（LTR）的靶向甲基化会抑制细胞中的潜伏期 HIV 感染，为治疗 HIV 提供了一条有希望的途径。然而，理想的药物不仅需要具有特异性，还需要能更快地穿透血脑屏障和更快地被代谢掉，这为开发抗 HIV 药物造成了不小的挑战。
2021 年 9 月 20 日，来自美国希望之城和澳大利亚昆士兰州孟席斯健康研究所的研究人员研发了一种新型抗 HIV 药物 -- 加载重组融合蛋白 ZFP-DNMT3A 的外泌体，并在国际高水平期刊 Nature 的子刊 Nature Communications 上发表了题为 “Exosome-mediated stable epigenetic repression of HIV-1” 的研究论文。
该研究开发了一种靶向 HIV 启动子的锌指蛋白（ZFP），该蛋白与 DNA 甲基转移酶 3A（DNMT3A）的活性结构域结合形成了重组融合蛋白，可诱导长期稳定的 HIV 表观遗传抑制。加载了重组融合蛋白的外泌体可快速穿透血脑屏障，不仅能降低小鼠骨髓和脾脏的 HIV 水平，还能降低大脑中的 HIV 水平并阻止其活跃复制，从而延长小鼠寿命。
研究人员首先开发了一种表达 ZFP 362b-DNMT3A 的重组融合蛋白（简称 ZD3A），该蛋白可以进入宿主细胞核以富集 DNA 甲基化。
为了使 ZD3A 能够系统地渗透多组织库，包括血脑屏障，他们使用外泌体作为载体。长期感染 HIV 的细胞在转染了该种药物后，HIV 的表达水平显着降低，并且一直被稳定抑制，体现了 ZD3A 在体外抑制 HIV 复制的能力。
ZD3A 介导的抑制似乎需要时间来建立并在 10 天后才能变得非常显着。于是，研究人员又构建了 12 种具有阻遏结构域的 ZFP 融合体，其中，ZPAMt 和 ZKMt 都能有效抑制 HIV 表达。
他们还观察到，被 ZPAMt 和 ZKMt 转染的细胞高表达 ZFP，ZFP 与 HIV 的 LTR 区域特异性结合，导致 DNA 甲基化的富集，从而在转染后 60 天内以长期方式抑制病毒表达，并且这种抑制对重新激活具有相对抵抗力。
最后，研究人员评估了这两种药物在体内的可行性。他们将被 HIV 感染的外周血单个核细胞植入到人源化免疫缺陷小鼠，然后对其进行 2 周的 cART 治疗以及连续 6 周大脑药物注射。
药物注射数小时后他们在小鼠的骨髓、肝脏和大脑中检测到了活性药物，表明该药物能够迅速穿透血脑屏障。
在接下来的观察中，他们发现，该疗法能够抑制 HIV 表达并赋予 LTR 特异性甲基化，从而有效地对抗 HIV 感染和进展。最重要的是，该疗法没有产生任何长期毒性。
综上所述，这项工作证明了递送重组 ZFP- DNMT3A 的外泌体可以靶向 HIV，使之表观遗传沉默，并在病毒感染的细胞和动物中诱导抑制表型。该递送系统为未来开发抑制 HIV 的疗法铺平了道路。
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-021-25839-2
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