嵌合抗原受體細胞免疫療法在治療HIV 感染中的研究進展

劉雅婷， 陳素云， 林 琳

作者單位：1. 廈門醫學院臨床醫學系，福建廈門 361000；*基礎醫學部。2. 湖南省腦科醫院科研科。

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合體的方式靶向結合表面抗原。CAR由決定目標特異性的單鏈可變片段 （single-chain variable fragments， scFv）、連接scFv 到信號域的細胞外結合結構域、跨膜域和細胞內信號域組成[2]，其中細胞外結合結構域的識別序列決定了CAR 特異性及其與目標抗原的親和力[3]。CD3 蛋白復合物ζ 鏈 （CD3ζ）作為細胞內信號結構域負責激活T 細胞裂解活性，且含有CD3ζ 的CAR-T 細胞具有記憶細胞表型，作用更持久[4]。新近開發的第五代CAR-T 細胞由于引入了細胞因子基因編碼技術，極大地增強了其增殖、存活和抗病毒活性[5]。高度特異性使得CAR-T 細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 細胞產品：Kymriah 和YesCARTa，被美國食品藥品監督管理局（FDA）批準用于治療難治性或復發性的B 細胞白血病或淋巴瘤[7]，CAR-T 細胞療法對B 細胞惡性腫瘤的治療作出了重大貢獻，這種治療方式也開始被應用于人類免疫缺陷病毒（HIV）感染/艾滋病長期抗病毒治療[8]。

HIV 是一種反轉錄病毒，靶向攻擊CD4+T 細胞，損毀免疫系統[9]。截至2018 年底，全球有3 790 多萬人感染了HIV[10]。由HIV 感染引起的艾滋病，在過去幾十年里已造成數百萬人死亡[11]。抗反轉錄病毒治療（ART）可以抑制HIV 復制，但無法消除細胞中的潛伏病毒儲存庫；因此，在治療中斷后，患者常出現病毒反彈[12]。治療HIV的有效策略需要一個強有力且持續的抗病毒T 細胞反應，HIV 擅長逃避自然產生的T 細胞反應，開發具有更強大識別殺傷效應的HIV 特異性T 細胞具有重大的意義[13]。有研究提出，CAR-T 細胞免疫療法在實現功能治愈艾滋病方面具有巨大潛力，在沒有ART 的情況下，即使病毒尚未完全根除，也可以維持長期甚至終生的病毒復制抑制[14]。

1 CAR-T 細胞療法應用于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結構基因成熟過程中形成的，其中gp120 是一種非共價結合亞基，它的高變區上的V3 片段有中和抗原表位，有利于細胞與病毒融合并在病毒進入細胞中發揮關鍵作用[14]，gp120 通過與靶細胞上表達的共受體CCR5、輔助受體CXCR4 相互作用，介導HIV 進入宿主細胞[15]。gp120 上的主要受體結合位點可以被基于CD4 的CAR 所識別，而這些結合位點存在于所有臨床HIV-1 變種上[16]，可以作為免疫攻擊的靶標，有效地阻止由于HIV 變異而導致的免疫逃逸現象。

目前，用CAR-T 細胞治療HIV 感染的最主要挑戰之一是HIV 感染靶標CD4+T 細胞[17]。為了實現長期病毒抑制，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 細胞對控制病毒血癥和消除HIV 感染細胞至關重要[13]，但是基于CD4+的CAR-T 細胞卻更具優勢。因為CD4 是HIV 的天然配體，對病毒親和力強，病毒逃逸的機會小，所以可以更加有效地靶向消滅HIV 感染細胞[19]。CD4 修飾的CAR-T 細胞可以識別并結合受感染細胞表達的gp120，有效地殺死HIV 感染細胞，限制HIV 的體外復制[8]，并且減少自身被HIV 感染的風險[18]。此外，為了確保CAR-T 細胞免受病毒感染，可以對T 細胞本身進行編輯，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細胞表面的CD4 與gp120 結合，然后再錨定在輔助受體CCR5 上，這是病毒粒子與T 細胞膜融合的關鍵[22]。因此，敲除CCR5 基因可以有效防止HIV 侵入CAR-T 細胞[6]。C46 是一種抗病毒肽，它來源于HIV-1gp41 C 端的七肽重復序列，可以抑制HIV-1 進入細胞[23]。研究顯示，表達C46 的CD4-CAR 會導致人白血病T 細胞系的HIV 感染增加；相反，則會明顯減少CD4-CAR 修飾的T 細胞遭受HIV 感染[8]，結果表明C46 融合抑制劑在一定程度上可以保護CD4 修飾的CAR-T 細胞。

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]可以識別HIVgp120，具有很高的病毒中和能力。此外，bNAb 可以促進Fc 片段介導的效應功能，促進感染細胞的裂解；或者通過抗體依賴性細胞介導的細胞毒性和補體依賴性細胞毒性，清除表達HIV 抗原的感染細胞[25]。據預測，從bNAb 中提取的scFv 可用于開發有效的抗HIV抗體，并可以選擇多個scFv 來開發針對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 細胞被HIV 感染，但它們僅適用于供體衍生的CAR-T 細胞產物[27]。患者來源的T 細胞將HIV 基因整合在T 細胞基因組內，在體外培養時，HIV 基因可以重新激活，在離體培養過程中消除CD4 群體，此時上述方法則對HIV 感染治療效果差且風險大[28]。有研究發現，新型中和抗體衍生的scFv 對殺傷表達gp120 的細胞系比其他中和抗體有更強的效果，來自NIH45-46 抗體的scFv 修飾的CAR-T 細胞具有最高的細胞毒性，能夠消除表達抗原的細胞，且有望解決體外培養的HIV 感染患者來源的CAR-T 細胞中HIV 的再激活問題[27]。

1.3 雙特定和三特定的CAR

有研究發現基于CD4 的CAR 使基因修飾的T細胞易受HIV 感染[8]，而且考慮到scFv 結構域有同時發生病毒突變逃逸和免疫原性的可能性，研究人員便設計了雙或三特定的CAR 來增強對HIV及其變種抗原的特異性和親和力[29]。雙特定或三特定CAR 是由兩個或多個HIV 細胞膜結合域組成的分子，包括mD1.22、m36.4 和C46，其中mD1.22 與gp120 上高度保守的CD4 結合位點有高親和性；m36.4 是親和力成熟的工程化人Ig 重鏈VH 結構域，可與gp120 上共受體結合位點附近的結構表位結合；C46 肽是gp41 膜近端外區域，在病毒融合水平上抑制HIV 感染，類似于美國FDA批準的融合抑制劑恩夫韋肽或 T20[16]。當在T 細胞表面作為一個錨定的膜相關分子表達時，C46 可以有效抑制 HIV 與 T 細胞膜的融合[16]。當雙特定和三特定CAR 組合在一起，形成多價多特異性可溶性抗體，在體外可發揮強大的協同作用，有效地中和不同種類的HIV 毒株，減少病毒突變逃逸的發生[30]。雙特定和三特定CAR-T 細胞治療旨在最大程度減少病毒載量同時使自身免受病毒攻擊，以延緩病情阻止疾病的發展，甚至可以重新激活潛伏病毒并將其清除，從而達到靶向HIV 儲存庫的效果[16]。

2 總結與展望

持久的潛在病毒儲存庫和病毒逃逸是治療HIV-1 感染的主要挑戰[31]，有效減少HIV 儲存庫以及增強細胞免疫被認為是治療HIV 感染的關鍵策略，如“休克和殺死”策略[32]，而如何確保CAR-T 細胞不被HIV 攻擊被認為是抗HIV 感染的CAR-T 細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 細胞免疫療法在HIV 感染治療上將具有更深遠的臨床意義。