一项研究提出了一些人无需药物就能控制 HIV 的机制。发表在科学杂志《细胞》上的一项新研究，使用精密的探针来发现隐藏在六名患者细胞中的每一点 HIV 遗传物质。这对了解如何永久 “阻断和锁定” 了解如何自然发生HIV感染抑制有很大帮助。
研究小组成员马西亚斯・利希特菲尔德博士在《科学》杂志上评论说，他们的发现提高了 “艾滋病毒与人类和平共处” 的可能性。
该期刊文章中的这幅图显示了在所有六名研究参与者的细胞中发现的所有前病毒DNA片段是如何分布在细胞核中的23对染色体周围的。红线是在一个或多个时间点产生病毒RNA的DNA，而蓝线是从未产生过的DNA。可以看出，在“基因沙漠”中，位于活跃基因位点之外的DNA很少产生RNA。
病毒库和控制器
在 HIV 感染期间，HIV 不会像大多数病毒那样简单地破坏细胞，而是使其成为生产新病毒的工厂。作为一种逆转录病毒，它能够将其基因拼接到人类细胞核中的 DNA 中，从而以更亲密的方式成为 “我们的一部分”。
其中一些细胞是长寿命的中央记忆 T 淋巴细胞，其工作是记忆旧的感染，或者我们称之为旧的感染的疫苗。
在接受抗逆转录病毒治疗（ART）的人群中，这些细胞中有一些隐藏着制造免疫系统看不见的新 HIV 的指令，因此没有明显的进展性疾病。它们确实是休眠细胞，藏匿着所谓的 HIV 病毒库。
在大多数人身上，ART 一旦停止，这些储存细胞就开始再次制造病毒。但在一些人身上，他们却没有反弹，为什么？
大约每 200 名艾滋病毒携带者中就有1人 —— 是所谓的 “精英控制者”，他们在没有接受任何抗逆转录病毒治疗（ART）的情况下仍然无法检测到病毒。
在两个人身上这个过程似乎已经达到了极限； 一个叫洛琳・威伦伯格的加利福尼亚人和一个埃斯佩兰萨病人 ，两人似乎在没有医疗干预的情况下基本治愈了自己的艾滋病毒。
更多但尚未确定的人是所谓的 “治疗后控制者”。这些人患有进行性 HIV 感染，可检测到病毒载量，他们开始接受 ART 治疗，但随后，他们选择或意外地停止服药，并在此后数月或数年内一直无法检测到。
可能会有比我们所知更多的潜在治疗后控制者，因为可以理解，大多数接受长期抗逆转录病毒治疗的人并没有停止治疗。最初的法国研究表明，接受 ART 的人数可能多达四分之一。巧合的是，去年报告的另一名阿根廷妇女的一个病例中，她最初患有严重的艾滋病毒疾病，并且已经接受抗逆转录病毒治疗十年。由于副作用，她停止了治疗，12 年后，她几乎没有感染艾滋病毒的迹象，也没有重新开始治疗。
这项研究很重要，因为它首次提出了在控制者身上看到的病毒控制的潜在原因，从而提出了治愈的途径。
它寻找隐藏在 64 名精英控制者免疫细胞 DNA 中的 HIV 基因序列。正如预期的那样，研究发现他们体内的 DNA 长度比其他 HIV 感染者要短。但它发现了更高比例的 DNA 是完整的，能够产生新的病毒。
但关键是 DNA 的位置。它似乎停在所谓的 “基因沙漠” 中 —— 基因组中由“垃圾”结构 DNA 组成的部分，但不是活性基因。这种 DNA 永远不会被唤醒。
研究人员指出，在精英控制者中，从一开始，或在治疗后的控制者中，在接受抗逆转录病毒治疗的几年中，免疫系统发现了病毒复制的细微的细胞内迹象 —— 最显著的是，“读取” DNA 的病毒 RNA 片段，并向细胞机制发出信息，开始制造新的病毒。通过这种方式，含有最具转录活性病毒 DNA 的细胞被免疫系统的 CD8 细胞选择性杀死 —— 只留下永久性的 “封闭和锁定” 细胞。
新研究
该研究团队由哈佛大学、麻省理工学院和麻省总医院的尖端合作机构拉贡研究所的徐宇博士（及其配偶）和马蒂亚斯・利希特菲尔德（Mathias Lichterfeld）领导。在 2019 年的报告中，我们注意到拉贡 “正在联系 20 多年来一直在接受稳定抗逆转录病毒治疗（ART）的人，以了解他们是否也成功地将病毒流放到基因版的‘西伯利亚’。”
doi:10.1016/j.cell.2021.12.011
这项新研究向我们介绍了六名长期接受抗逆转录病毒治疗的患者。拉贡团队利用最新技术对这六名志愿者的 T 淋巴细胞免疫细胞中隐藏的 HIV DNA 进行了深入的基因探测。
研究方法
研究参与者的年龄在 54 到 74 岁之间。一个是女性，其他人是男性。在最后一次细胞样本采集之前，所有人都至少接受了 九年的抗逆转录病毒治疗。之所以选择他们，是因为他们早在 2001 年就采集了适合深度测序的细胞样本。其中三人在开始接受 ART 之前或在一次中断期间进行了采样。四名患者在开始接受抗逆转录病毒治疗一年后采集了样本，六名患者在开始接受抗逆转录病毒治疗九至十五年后采集了样本，三名患者是最近采集的。
他们使用的复杂的 “RNA、整合和前病毒测序”（PRIP-seq）分析法从患者血液（PBMC）中提取数百万自由漂浮的淋巴细胞，并将其稀释，直到每个样本中有数千个细胞。由于在细胞库中，只有万分之一到百万分之一的细胞或更少的细胞含有 HIV DNA，这意味着他们能够在单个细胞中检测到 HIV DNA 的单个序列。
研究结果
他们能够从 1270 个特定细胞中找到 HIV DNA 的个体长度。这些 “原病毒” 中的大多数实际上是有缺陷的，不能产生完整的病毒；他们在这六名患者中发现了 147 个完整的 HIV 基因组长度 —— 与取样的数百万个细胞相比，这是非常少的。
他们发现 429 个细胞，在一个或多个时间点，积极产生可测量数量的 HIV RNA，因此有积极转录 HIV “指令”，无论这些指令是否完整。在某些情况下，即使它们的 RNA 指令不完整，病毒也可以重组。
PRIP seq 探针不仅仅是寻找病毒 DNA。它还可以准确地看到人类基因组中每一段 HIV 的插入位置 ——从而判断HIV DNA是否位于宿主基因经常 “清醒” 并产生自身 RNA 信息，或者它是否被困在一个 “基因沙漠” 中。
科学家们发现，HIV 几乎可以在基因组的任何地方自我整合。他们在每个患者的 23 对染色体中的每一对、活动部位和锁定部位都发现了原病毒。重要的不仅仅是 HIV DNA 与人类 DNA 之间的线性关系。与活性基因的接近是一个三维关系，因为人类 DNA 链中包含大约 30 亿个独立碱基，必须复杂折叠。因此，功能上的接近不仅可能发生在每个染色体内，甚至可能发生在染色体之间。
研究人员发现了 701 个细胞，在最初的样本中，他们可以确定确切的整合位点，并发现在 117 个细胞中，前病毒 DNA 位于不包含功能基因的区域。即使在这些细胞中，也能在大约 22 个细胞中检测到病毒 RNA，但它不太可能发挥功能。
产生 HIV RNA 的 HIV 感染细胞的最强决定因素是其 HIV DNA 靠近活跃的人类基因，或打开基因的人类 DNA 区域。相反，它不产生 RNA 的第二个最强决定因素是，它位于一个被锁定为非活性形式的区域（通过一个称为甲基化的过程）附近，或者位于导致这种情况发生的人类 DNA 区域附近。
但最能预测细胞不产生 HIV RNA 的因素是受试者接受 ART 治疗的时间长短 —— 从而证实了研究人员的假设，即能够转录的功能性 HIV DNA 随着时间的推移变得越来越少。
只有三名患者在一段时间内采集了多个 PBMC 样本，因此，可以测量其纵向前病毒 DNA 衰变。在第一次检测 9 年后采集细胞样本的两名患者中，产生活 HIV RNA 的细胞比例下降了五倍，而在 12 年后采集的一名受试者中，产生活 HIV RNA 的细胞比例几乎为零。第四名患者在开始抗逆转录病毒治疗 15 年后只采集了一个细胞样本，而这名患者也没有 RNA 生成的证据。
因此，在个体水平上，他们在六分之四的患者中发现了病毒 DNA “阻断和锁定” 的证据。他们认为，这一过程之所以发生，是因为即使在抗逆转录病毒疗法（ART）下，免疫系统也能检测到细胞产生的极低水平的 HIV RNA，并选择性地杀死最活跃的细胞，因此只剩下被阻断病毒 DNA 的细胞。
他们指出，依赖于激活整个细胞库的 “踢杀” 治疗策略在很大程度上产生了令人失望的结果，因为他们所做的只是计算它们是否导致了含有病毒 DNA 的中央记忆 T 细胞的整体减少，而它们没有。
然而，如果激活能选择性地剔除产生最多 RNA 的细胞 —— 那么这种策略最终可能会产生一个仍然含有 HIV DNA 的细胞库，但没有一个细胞能够开始产生病毒成分。即使四名患者的细胞在实验室培养皿中受到强大的基因激活化学物质的刺激，它们也不会产生任何 HIV RNA。
“这是找到如何永久‘阻断和锁定’正在进行的艾滋病毒感染的第一步。”
在其中一个实验中，一段很长的病毒 DNA 被拼接到一个名为 KDM2A 的人类基因中间。这是一种癌基因 —— 一种正常作用是刺激细胞分裂的基因，但如果被卡住，可能会导致癌症。另一种情况是，病毒 DNA 不在任何人类基因内，而是接近一段 DNA，这段 DNA 是染色体结构的强大破坏者，迫使 DNA 采用一种更开放的结构，允许基因激活。该患者在接受抗逆转录病毒治疗期间一直保持低但可检测的病毒载量，约为 20 拷贝 / 毫升。
可能的答案是，HIV 感染者不必通过激活、转录 RNA 和产生病毒成分来维持自身。如果它们恰好位于一个分裂的免疫细胞中，并且在这样做的过程中只是复制它的 DNA—— 包括病毒 DNA，它们也可以在不产生任何 RNA 的情况下进行复制。
由于这种所谓的克隆扩增不会引起免疫系统的警觉，选择性地清除活跃的储存细胞是不可能的，如果 HIV DNA 恰好位于人类基因组中经常被激活的部分，它将留在那里。
这意味着，与艾滋病毒感染的其他方面一样，免疫系统清除有效感染艾滋病毒的细胞的能力与同一细胞在消灭前自我复制的能力之间存在着一场进化军备竞赛。
如本研究所述，要找到能表明你是否是治疗后控制者的基因特征，并有可能停止 ART，需要复杂的基因测序工具。
然而，Ragon 团队的下一步是对长期接受 ART 的患者进行筛查，以确定他们所有的前病毒 HIV DNA 都被隔离到非生产性区域的迹象，然后使用非常仔细的医学监测，停止一些 ART，以便在病毒重新激活的最早迹象时重新启动 ART。
《科学》杂志的报告称，一名志愿者已经同意加入这样的策略，余和利希特菲尔德正在筛选其他志愿者。
参考来源：HIV最新动态
参考文献：Einkauf KB, Osborn MR, Gao C, et al. Parallel analysis of transcription, integration, and sequence of single HIV-1 proviruses. Cell. 2022;185(2):266-282.e15. doi:10.1016/j.cell.2021.12.011