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抗生素分子CMA:攻克艾滋病,就在黎明破晓之时

作者:medicilon   上传日期:2020-10-05  阅读次数:

生物天生具有免疫功能,当细菌、病毒等侵入人体时,在免疫功能正常运作下,就算生病了也能治愈。获得性免疫缺陷综合征(AIDS)是由人类免疫缺陷病毒(HIV)所引起的传染病,hⅳ所攻击的正是人体免疫系统的中枢细胞—t4淋巴细胞,致使人体丧失抵抗能力。艾滋病是一种无法治愈的疾病,确诊艾滋病,意味着要长期斗争,因免疫系统遭受HIV的毁灭性打击,免疫功能遭到破坏而逐日低下,如果得不到有效控制,最终可导致一系列机会性感染和恶性肿瘤。在地球上,平均每分钟都有一个孩子死于艾滋病,有超过1500万的儿童因为艾滋病而失去父母。中国艾滋病病毒感染人数在全球居第十四位,更以每年百分之四十的速度递增,防治艾滋病任重道远,需要全社会共同努力。

获得性免疫缺陷综合征(AIDS)是由人类免疫缺陷病毒(HIV)所引起的传染病

Nef是一种HIV编码的辅助蛋白,通过下调主要的组织相容性I类表达来躲避被细胞毒性T淋巴细胞(CTL)杀死,从而增强了致病性,因此急需要一种能恢复MHC-1的有效Nef抑制剂来促进免疫介导的HIV感染细胞的清除。研究人员发现在HIV感染的细胞中MHC-I的恢复伴随着CTL介导的感染细胞清除率的提高,与Nef的基因缺失相当。因此研究人员提出CMA作为治疗Nef的抑制性先导化合物,以增强免疫介导的HIV感染细胞的清除。
近日,发表在《PANS》上的一篇文章描述了一种药物的发现,该药物可以帮助免疫系统消除感染了HIV的难以杀死的细胞。HIV建立了无法治愈的持久性感染,因此需要开发新的方法来增强HIV感染细胞的清除率。HIV编码Nef,它可以下调感染细胞中MHC-1的表达,从而损害细胞毒性T淋巴细胞的免疫介导清除。伴刀豆球蛋白A恢复了MHC-1,并通过细胞毒性T淋巴细胞增强了HIV感染的原代细胞的清除率。伴刀球霉素A抵消了针对多种MHC-1同种异型的HIV进化枝中的Nef,表明其具有广泛的治疗用途。

HIV建立了无法治愈的持久性感染,因此需要开发新的方法来增强HIV感染细胞的清除率。

天然产物抑制剂的筛选

天然产物抑制剂的筛选

图片来源:PANS

为了鉴定能够逆转HIV感染细胞中MHC-1下调的Nef抑制剂,研究人员进行了高通量流式细胞术筛选。选择HLA-A2作为MHC-1的代表性等位基因,因为Nef强烈靶向HLA-A等位基因以进行下调,HLA-A2在不同族裔中含量很高,并且具有高亲和力单克隆抗体有针对HLA-A2的选择性抗体。筛选了20,000多种天然产物提取物,确定了37种在主筛选中为阳性,在计数器筛选中为阴性。
Plecomacrolides具有不同的Nef抑制作用和溶酶体中和能力
plecomacrolide治疗相关的毒性可能是由其抑制V-ATPase引起的,V-ATPase抑制了许多细胞过程,包括溶酶体酸化。为了确定溶酶体pH的抑制是否可能导致表达Nef的细胞中MHC-1下调的逆转,研究人员通过测量比例荧光来测量人类单核细胞衍生巨噬细胞的溶酶体pH内切葡聚糖。首先证实Baf A1完全中和了溶酶体pH,然后在一定浓度范围内测试了每种plecoacrolides。有趣的是,Nef的最有效抑制剂CMA不是V-ATPase的最有效抑制剂。相反,Baf C1(EC 50 = 7.3 nM)比CMA(EC 50 = 12.7 nM,P < 0.0001)更有效地中和溶酶体,而CMA 与Baf A1(EC 50 = 18.5 nM,P = 0.06)具有可比性。

Plecomacrolides具有不同的Nef抑制作用和溶酶体中和能力

图片来源:PANS

因为CD4 + T细胞不能有效地内切葡聚糖,所以用Lysotracker Red染料评估了这些细胞中的溶酶体中和作用,该染料可自由穿过细胞膜直至到达酸性隔室,并在那里质子化并保留。如通过流式细胞术和共聚焦显微镜,则EC 50为在原代CD4溶酶体中和通过CMA + T细胞显著抑制比EC 50更高Nef。综上这些结果表明,CMA在无毒且不会改变溶酶体pH的浓度下抵消了CD4 + T细胞中的Nef 。
CMA与Nef的基因删除相比可提高CTL介导的HIV感染细胞的清除

CMA与Nef的基因删除相比可提高CTL介导的HIV感染细胞的清除

图片来源:PANS

研究人员假设CMA可以消除Nef介导的HIV感染细胞免受HIV特异性CTL的保护,为了直接对此进行测试,进行了体外流式细胞术CTL杀伤测定。如先前观察到的感染了Nef缺失病毒的PLAP +原代细胞被CTL有效清除,相反CTL介导的被Nef病毒感染的细胞的清除均明显减少。然而,感染了Nef的病毒并用0.5 nM CMA处理的细胞恢复了HLA-A2的表达,并且PLAP +子集被CTL有效消除。CMA对杀死HIV感染的细胞的CTL的作用与Nef的基因缺失是无法区分的,因为感染Nef的病毒的细胞清除率没有增加。重要的是,当将来自缺乏HLA-A2的供体的靶细胞与CTL共培养时,无论PLAP +靶细胞是否用CMA进行了处理都没有减少,验证了CTL的特异性并证明CMA仅在Nef和特异性抗HIV CTL反应同时存在时才增强HIV感染细胞的清除率。对于两个测试的CTL克隆,Nef依赖性CMA处理细胞的杀伤率在统计学上均具有统计学意义(P < 0.0001)。这些观察结果证实,低剂量CMA处理表达Nef的细胞可恢复HLA-A2,该蛋白正确加载了HIV衍生肽,可以成功地呈递给CTL而不会损害对CTL衍生的裂解信号的响应性。
CMA逆转了原代细胞中Nef介导的HLA-B的下调

CMA逆转了原代细胞中Nef介导的HLA-B的下调

图片来源:PANS

研究人员试图确定CMA是否会恢复HIV感染细胞中的HLA-B表达,HLA-B同种异型的序列差异将其分类为HLA-Bw4和HLA-Bw6血清型,每种血清型都可以用单克隆抗体检测,但是这些抗体与某些HLA-A(Bw4)和HLA-C(Bw6)同种异型具有交叉反应。先前研究人员确定了一个供体,该供体对Bw4(B * 51:01)和Bw6(B * 07:02)是杂合的,并且与HLA-C的交叉反应性极小,这使研究人员可靠地测量两个HLA-B等位基因的表达。观察到在感染了ΔGPE的细胞中,HLA-B * 51:01和HLA-B * 07:02均显著下调, Nef和CMA对该供体中两个HLA-B等位基因的影响与一系列供体中HLA-A * 02的影响相似。因此得出结论,CMA可以有效抵消Nef介导的原代CD4 + T细胞中HLA-A和HLA-B同种异型的下调。
结果与讨论
总而言之,与Nef的基因缺失相比,在HIV感染的细胞中恢复细胞表面MHC-1可以提高CTL的清除率,从而证实了恢复的MHC-1具有呈递病毒抗原的功能。此外,发现CMA在HIV感染的细胞中还原了MHC-1的多种同种异型,并且CMA处理增强了nef等位基因和MHC-1等位基因的所有组合的抗原呈递,这些结果表明通过这种机制抑制Nef可能具有广泛的临床实用性。
此项研究仍有一些局限性需要进一步探索,CMA恢复了HIV感染的原代T淋巴细胞中多种MHC-1同种异型的表达,但仅对单一MHC-1同种异型确认了CTL杀伤,可能需要进一步降低毒性和对CTL的负面影响或增强活性的化学修饰以用于临床。此外,还需要使用动物模型进行其他研究,以确定CMA在体内的毒性和功效。数据表明,CMA有效地增强了CTL介导的清除作用,因此目前仅限于主动感染的原代T细胞,并且可能无法转化为体内重新活化的静止细胞的清除作用。
总之CMA可以有效地恢复免疫介导的HIV感染细胞的清除,这种方法有可能在不同的免疫环境中广泛增强抗HIV免疫力。因此,研究人员建议将CMA作为进一步发展为Nef的治疗抑制剂的先导化合物,这是目前通过消除残留病毒库来治疗HIV的一项重要举措。美迪西在艾滋病的药物研究方面积累了多年的经验,艾滋病药物的药代动力学和安全性评价等方面的技术已经非常成熟,美迪西会持续关注此项研究进展,望艾滋病药物可以早日问世,造福全人类。

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