HIV-1 以兩種形式存在于精液和其他感染性體液（如血液、陰道分泌物和母乳）中：無(wú)細(xì)胞病毒和受感染細(xì)胞（即所謂的細(xì)胞相關(guān)病毒）。這兩種形式都在病毒傳播和擴(kuò)散中發(fā)揮作用，但在評(píng)估 HIV-1 傳播和相關(guān)預(yù)防措施的研究中，后者一直被忽視。獼猴體內(nèi)研究表明，細(xì)胞相關(guān)病毒是 SIV 經(jīng)陰道和大腸傳播的主要途徑，而人類新感染的 HIV-1 至少有一部分是由受感染細(xì)胞引發(fā)的。要有效控制病毒傳播，針對(duì)這兩種傳播機(jī)制的預(yù)防策略都是可取的。然而，細(xì)胞相關(guān)傳播是抗擊 HIV-1 的一大挑戰(zhàn)，因?yàn)樗徽J(rèn)為是病毒在受感染細(xì)胞的保護(hù)下逃避抗體介導(dǎo)的中和作用的一種機(jī)制。由于缺乏預(yù)防性疫苗，臨床研究使用廣泛中和抗體（bNAbs）進(jìn)行被動(dòng)免疫，以抑制 HIV-1 感染。然而，bNAbs 對(duì)高度傳染性的細(xì)胞相關(guān)病毒傳播的療效一直被忽視。存在于體液中的受感染細(xì)胞介導(dǎo)的 HIV-1 傳播很可能主導(dǎo)感染，并幫助病毒逃避基于抗體的免疫。
來(lái)自法國(guó)巴黎薩克雷大學(xué)的Mariangela Cavarelli團(tuán)隊(duì)開發(fā)了抗 N-糖/V3 環(huán) HIV-1 bNAb 10-1074 在殺微生物凝膠中的陰道局部應(yīng)用配方，可顯著保護(hù)非人靈長(zhǎng)類免受細(xì)胞相關(guān)的陰道傳染 SHIV162P3問(wèn)題。治療組的感染率明顯低于對(duì)照組，6 只動(dòng)物中有 5 只完全避免了感染。研究結(jié)果表明，粘膜輸送強(qiáng)效 bnAbs 可能是預(yù)防感染細(xì)胞介導(dǎo)的傳播的一種很有前景的方法，并支持在人類臨床試驗(yàn)中使用基于抗艾滋病毒抗體的策略作為潛在的殺微生物劑。相關(guān)工作以題為“Mucosal application of the broadly neutralizing antibody 10-1074 protects macaques from cell-associated SHIV vaginal exposure”的文章發(fā)表在2023年10月6日的國(guó)際頂級(jí)期刊《Nature Communications》。
1. 創(chuàng)新型研究?jī)?nèi)容
本研究首先建立了一批有活力的脾臟單核細(xì)胞，作為療效研究中的挑戰(zhàn)接種體。3只獼猴（CMs；SD01、SD02和SD03）經(jīng)靜脈暴露于R5-tropic病毒SHIV162P3，并在暴露后第10天（n = 2）和第13天（n = 1）之間被處死以收集脾臟（圖1A）。安樂死時(shí)的血液病毒 RNA（vRNA）載量分別為 7.9 × 104、4.3×106 和 1.5×106 副本/毫升（圖 1B），脾細(xì)胞中檢測(cè)到的前病毒 DNA 載量也與之相同。本研究以 PBMCs（圖 1C）和 TZM-bl（圖 1D）為靶細(xì)胞，在體外滴定脾細(xì)胞的感染性，觀察到 SHIV162P3 的細(xì)胞間轉(zhuǎn)移呈劑量依賴性。這與本研究團(tuán)隊(duì)之前的報(bào)告的結(jié)果一致，來(lái)自三位供體的 40,000 個(gè)脾臟細(xì)胞足以讓病毒傳播到 PBMCs，而感染 TZM-bl 細(xì)胞則需要 100,000 到 150,000 個(gè)脾臟細(xì)胞（圖 1C 和 D）。
圖1 建立受 SHIV162P3 感染的脾細(xì)胞儲(chǔ)庫(kù)并對(duì)細(xì)胞介導(dǎo)的感染進(jìn)行體外評(píng)估
在藥代動(dòng)力學(xué)研究中，用 2 毫升濃度為 5 毫克/克的 10-1074 HEC 凝膠處理兩只去勢(shì)前列腺素預(yù)處理的雌性 CM。在不同的時(shí)間點(diǎn)（基線、1、2、4、6、24、48 和 72 小時(shí)）收集宮頸陰道液（CVF）和血液（圖 2A），并通過(guò) ELISA 法檢測(cè) YU-2 gp120wt 蛋白的 Ab 濃度（圖 2B）。計(jì)算CVF中殘留的活性10-1074的量與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系。處理后 1 小時(shí)至 6 小時(shí)收集的 CVF 中的平均抗體濃度高于 4000 µg/mL（即對(duì)無(wú)細(xì)胞 HIV-1YU2 和細(xì)胞相關(guān)的 SHIV162P3 的 IC50 > 10.000 倍），在 24 小時(shí)后，兩種動(dòng)物的 CVF 中的抗體濃度均降至 600 µg/mL以下（圖 2B）。同一時(shí)間點(diǎn)血清中的 10-1074 濃度水平仍低于檢測(cè)限（40 納克/毫升）。最后，本研究在基于 TZM-bl 的中和試驗(yàn)中評(píng)估了 CVF 對(duì)游離細(xì)胞 SHIV162P3 的抑制效力（圖 2C）。
圖2 宮頸陰道液中 10-1074 HEC 凝膠治療的藥效學(xué)研究
在陰道研究中，本研究對(duì)去羥孕酮預(yù)處理的雌性中胚層細(xì)胞每周陰道涂抹 2 mL 不含抗體的 HEC 凝膠（安慰劑凝膠，n = 6）或 5 mg/g 的 10-1074 bNAb（10-1074-凝膠，n = 6）。本研究能夠確保陰道穹隆完全吸收 HEC 凝膠，因?yàn)楸狙芯吭谝郧暗谋Ｗo(hù)研究中成功使用過(guò) HEC 凝膠，因此不存在安全問(wèn)題。一小時(shí)后，動(dòng)物陰道內(nèi)暴露于 107 個(gè)受 SHIV162P3 感染的脾臟細(xì)胞。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)如圖 3 所示。每次測(cè)試均使用來(lái)自兩個(gè)供體的混合脾臟細(xì)胞（比例為 1:1）。
圖3 保護(hù)性研究的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
在接受安慰劑凝膠治療的六只動(dòng)物中，除一只（CM01）外，其他動(dòng)物在接受兩到七次挑戰(zhàn)后都顯示出較高的病毒滴度，而在接受 10-1074 凝膠治療的六只動(dòng)物中，有五只在接受八次挑戰(zhàn)后完全受到保護(hù)（圖 4）。Kaplan-Meier 分析顯示，10-1074 治療組與對(duì)照組相比有顯著差異（80% 的保護(hù)率，p = 0.0227，圖 4B）。在抗體處理組中，五只受保護(hù)的動(dòng)物在整個(gè)研究過(guò)程中均未檢測(cè)到病毒血癥。獼猴 CM07 是在五次挑戰(zhàn)后感染的，考慮到 vRNA 峰值和第 1-15 周之間的病毒血癥曲線下面積（AUC），它的病毒血癥低于感染的對(duì)照組動(dòng)物。該動(dòng)物的病毒載量在第 10 周檢測(cè)不到，此后一直低于定量下限（LOQ，111 拷貝/毫升），直到研究結(jié)束。然而，在 CM02 對(duì)照組動(dòng)物中也觀察到了類似的 AUC。此外，本研究還證實(shí)，在第一次挑戰(zhàn)后第 15 周采集的淋巴結(jié)中（圖 4C）和隨訪研究期間采集的 PBMC 中（圖 4D），沒有一只受保護(hù)動(dòng)物檢測(cè)到 SIV Gag DNA。在獼猴 CM04 的淋巴結(jié)和 PBMC 中檢測(cè)到的 SIV DNA 整合量較高，其血液中的病毒血癥峰值也最高（圖 4C 和 D）。
圖4 10-1074 HEC凝膠在反復(fù)陰道SHIV162P3細(xì)胞相關(guān)挑戰(zhàn)中的保護(hù)作用
為了評(píng)估治療動(dòng)物和對(duì)照組動(dòng)物適應(yīng)性免疫的發(fā)展情況，本研究在隨訪期間測(cè)定了血清中的Env結(jié)合IgG滴度，并在動(dòng)物安樂死時(shí)測(cè)定了T細(xì)胞對(duì)Env和Gag的反應(yīng)。用 10-1074 HEC 凝膠治療的五只受保護(hù)動(dòng)物以及 CM01 對(duì)照組動(dòng)物在整個(gè)研究期間血清仍為陰性，而所有可檢測(cè)到病毒血癥的動(dòng)物在第一次挑戰(zhàn)后 4 到 8 周內(nèi)都產(chǎn)生了抗 Env 特異性抗體（圖 5A）。T細(xì)胞反應(yīng)很弱，但只有在病毒血癥動(dòng)物中才能檢測(cè)到，包括用安慰劑凝膠治療的5只動(dòng)物和用10-1074凝膠治療的動(dòng)物CM07（圖5B和C）。這些數(shù)據(jù)表明，在該模型中，SHIV162P3 細(xì)胞相關(guān)感染可促進(jìn) B 細(xì)胞和 T 細(xì)胞反應(yīng)。
圖5 10-1074 抗體治療不能調(diào)節(jié)獲得性免疫
2. 總結(jié)與展望
對(duì) VRC01 預(yù)防 HIV-1 感染能力的 AMP 研究表明，體內(nèi) bNAbs 的濃度可能需要比體外敏感性研究顯示的更高。有理由認(rèn)為，體外研究無(wú)法完全預(yù)測(cè)對(duì)人體的療效，至少部分原因可能是細(xì)胞相關(guān)傳播被忽視了，而體外研究和臨床前模型并沒有對(duì)細(xì)胞相關(guān)傳播進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估。據(jù)觀察，與通過(guò)無(wú)細(xì)胞病毒感染相比，在 HIV-1 通過(guò)細(xì)胞間接觸傳播時(shí)，抗體的有效性通常會(huì)降低。這種現(xiàn)象可能是由于包膜蛋白在病毒和細(xì)胞表面的構(gòu)象或可及性不同造成的。bNAb 免疫療法的一個(gè)主要障礙是細(xì)胞相關(guān)病毒逃避抗體中和的能力。本研究為 10-1074 在非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物中控制細(xì)胞相關(guān) HIV-1 傳播的有效性提供了強(qiáng)有力的證據(jù)，并支持正在進(jìn)行的 bNAbs 開發(fā)和評(píng)估，可將其作為治療 HIV 感染者的一種選擇。此外，本研究結(jié)果還強(qiáng)調(diào)了評(píng)估針對(duì)細(xì)胞相關(guān)病毒的被動(dòng)免疫方法療效的重要性，這也是開發(fā) HIV-1 預(yù)防性疫苗的一個(gè)重要考慮因素。
文章來(lái)源：https://doi.org/10.1038/s41467-023-41966-4
京公網(wǎng)安備11010802046783號(hào)
