香港大學陳志偉組在JCI上發表文章關於雙特異性抗體在人源化小鼠實驗中消除HIV-1感染

陳志偉教授

本文通訊作者陳志偉教授現任香港大學李嘉誠醫學院艾滋病研究所所長，微生物系教授，博士生導師。

1997年起，師從國際著名艾滋病學者何大一教授，進行博士後研究，2002年晉陞洛克菲勒大學艾倫戴蒙德助理教授，長期從事艾滋病疫苗的研發，以及用於疫苗測試和艾滋病致病機理研究的動物模型的建立。先後完成艾滋病病毒的起源及進化、侵入宿主細胞的分子機制研究，及針對中國HIV-1主要流行亞型的疫苗及動物模型研究等，在國際知名雜誌發表近百篇科學論文。

HIV病毒

人類免疫缺陷病毒（Human immunodeficiency virus，簡稱HIV）是一種感染人類免疫系統細胞的慢病毒，屬逆轉錄病毒的一種。普遍認為，人類免疫缺陷病毒的感染導致艾滋病，艾滋病是後天性細胞免疫功能出現缺陷而導致嚴重隨機感染及/或繼發腫瘤並致命的一種疾病（VenkataramanaKandi et al., Cureus., 2016）。

HIV病毒分為兩型：HIV-1與HIV-2。多數國家的HIV感染是由HIV-1造成的，並且感染HIV-1後超過90%的患者會在10－12年內發病成為艾滋病；HIV-2主要分布在西部非洲，其感染往往沒有相關的病症。並且從致病性及傳播範圍等因素考慮，科學家們主要把HIV-1亞型病毒作為主要研究對象。

兩種HIV亞型的比較

HIV-1病毒是一種潛伏期極長的逆轉錄病毒，一旦感染HIV病毒，患者也就很難徹底的清除掉HIV病毒（Siliciano RF, et al., Curr TopMicrobiol., 2017）。感染HIV艾滋病本身並不是致命的，真正導致艾滋病患者死亡的，是患者在疾病晚期由於免疫力極度低下從而並發的各種機會性感染（Opportunistic infections，OIs）和腫瘤。截至2015年底，我國共報告現存活HIV感染者/AIDS病人577,423例，報告死亡182,882例，因艾滋病而死亡的病例數已連續多年位居國家法定傳染病直報系統的首位，其中，各種OIs依然是我國AIDS患者就診、入院、致死的主要原因。

2011-2016年中國艾滋病死亡人數（資料來源：公開資料整理）

目前艾滋病患者的主要治療方法是由華裔科學家何大一教授提出的抗逆轉錄病毒治療（雞尾酒療法），該方法通過三種或三種以上的抗病毒藥物聯合使用來治療艾滋病，可以減少單一用藥產生的抗藥性，最大限度地抑制病毒的複製，使被破壞的機體免疫功能部分甚至全部恢復，從而延緩病程進展，使其成為一種可控制的慢性疾病。但是由於部分HIV感染細胞在宿主體內保持靜止狀態，暫時不產生新的HIV病毒，因此藥物無法對它們起作用。而這些所謂的潛伏性的病毒儲存庫卻遍布全身，包括腦、骨髓和淋巴結等部位（Li TS, et al.,Chin Med J., 2017），就猶如一個定時炸彈，隨時都有可能引爆，所以如何激活病毒儲存庫以及清除病毒儲存庫是研究HIV病毒治療的熱門（Altfeld M, et al., Curr Opin HIV AIDS., 2016）

雞尾酒療法

另一方面，由於HIV-1疫苗設計的巨大困難，主要原因是應用特異性的HIV免疫原來誘發機體產生針對HIV-1的廣譜中和性抗體是比較困難的。隨著最近許多HIV-1特異性的廣譜中和性抗體的發現（Walker LM, et al., Science., 2009; Walker LM, et al.,Nature., 2011），已經證明了在病毒感染的自然過程中，機體隨著病毒共同進化，驅動B細胞成熟以及誘導有效的廣譜中和性抗體的產生，這一類型抗體在體內體外實驗中均表現出對機體的保護作用。這些發現表明應用廣譜中和性抗體被動治療給HIV-1患者的帶來希望。

4月23日，香港大學陳志偉組在著名雜誌J Clin Invest上面發表文章Tandem bispecific neutralizing antibody eliminates HIV-1 infection in humanized mice。文章主要講述該課題組構建出一個雙特異性抗體，並且在人源化小鼠身上能夠起到保護作用，免除機體細胞被HIV-1病毒的感染。該文章一發表，馬上被多家中國媒體報道，一些無良媒體甚至忽略該抗體只是在人源化小鼠實驗中展現出保護活性，在靈長類動物實驗數據還沒發表的情況下，就報道離治癒艾滋病不遠了，其實，治癒艾滋病還有很長的路要走。

此次的報道與2017年一個關於HIV疫苗的報道相似，強生公司的艾滋病疫苗I/IIa臨床試驗招募了393位健康志願者，實驗結果顯示，志願者對HIV疫苗耐受性良好，且100%產生了對抗HIV的抗體，但還沒有足夠證據能證明參與試驗的志願者在受病毒攻擊時能得到有效的保護。媒體的報道總會超出科研的本身去博取關注度，而內在的，最真實的結果依舊需要科研愛好者去傳播。

強生艾滋病疫苗相關報道

當然，治癒HIV還有一段很長的路要走！

回到正軌，我們來看看這篇文章，本文從以下四個方面展開實驗的研究：

首先，作者挑選4個靶向HIV-1不同表位的抗體（PG16,PGT128, VRC01, Hu5A8）進行修飾表達，並把4個抗體進行聯合使用，結果顯示IA- PGT128（gp120表位）和IA-Hu5A8（CD4表位）聯用後有最強的中和效果。因此，選取這兩個抗體來製備雙特異性抗體BiIA-SG。在ELISA結合HIVCD4, gp120重組蛋白中，BilA-SG對兩個重組蛋白均輕微減弱結合活性。

緊接著，作者通過假病毒中和實驗來探究該雙特異性抗體對40株陳志偉實驗室構建的HIV假病毒，NIH實驗室12株假病毒，清華大學張林琦實驗室72株假病毒的中和作用，結果顯示BilA-SG抗體相對於兩個母系抗體有增強中和作用（平均IC50抑制濃度：0.073μg/ml）,而且有100%的廣譜抑制活性。

做完體外實驗，作者開始檢測該雙特異性抗體在人源化小鼠（HIV-1/NSG-HuPBL模型）中的保護效果。在預防保護實驗中，BiIA-SG實驗組的5隻小鼠的CD4+T細胞均沒有被感染，並且在脾，肺，心臟等均檢測不到P24+ T細胞。

同時，作者也進行小鼠保護實驗來進一步探究特異性抗體的保護效果，實驗結果顯示cART，BiIA-SG或者cART+BiIA-SG均不能夠持續控制病毒滴度以及在人源化小鼠中控制HIV-1病毒感染，有趣的是，cART+BiIA-SG聯用可以延緩病毒反彈時間。基於抗體不能夠長時間維持住足夠的抗體濃度，作者應用腺病毒（AAV）來表達BiIA-SG進行克隆治療。結果顯示單劑量的AAV-BiIA-SG治療可以延緩反彈時間以及在人源化小鼠中消除感染的細胞。

實驗證實了使用中到高劑量的腺相關病毒載體（AAV）導入BiIA-SG可以讓部分小鼠體內HIV病毒載量降低。但有效率並非100%，中等劑量組的5隻實驗小鼠中有4隻體內HIV病毒被抑制，高劑量組則是8隻中有5隻。從而證實了AAV-BiIA-SG具有很好的保護治療作用。

研究討論：

1. BiIA-SG不僅在體外能有效中和142株不同基因亞型的HIV，而且可以在預防保護實驗中完全保護人源化小鼠免受多種HIV活病毒感染。

2.除了預防效果外，該組應用AAV基因療法單次注射治療試驗，發現抗體在小鼠體內維持一段時間後，體內潛伏的病毒越來越少，有42%的小鼠查不到HIV病毒的存在，如果能夠在人體內能夠有這一保護效果，那也會是HIV-1治療的一大突破。

3.該研究涉及到在免疫缺陷的老鼠研究T細胞的感染實驗，但人源化小鼠模型最大的不足就在於無法模擬完全的人類的免疫系統，然而，HIV病毒主要攻擊的就是人體的免疫系統。文章中B細胞，巨噬細胞等均沒有考慮在內，作者也在討論中說明了這一點，另外，對於AAV病毒在體內的清除實驗，文中也未提及，這都是實驗數據仍需補充的地方，有待進一步的研究。

4.這一雙特異性抗體目前只進行到臨床前的小鼠實驗，後面還要在與人類物種更接近的靈長類動物模型上做進一步的驗證，如果保護效果依舊良好的話，才會被上到臨床實驗中。

Title：Tandem bispecific neutralizing antibody eliminates HIV-1infection in humanized mice

DOI：10.1172/JCI96764

Abstract：The discovery of an HIV-1 cure remains a medicalchallenge because the virus rebounds quickly after the cessation of combinationantiretroviral therapy (cART). Here, we investigate the potential of anengineered tandem bispecific broadly neutralizing antibody (bs-bnAb) as aninnovative product for HIV-1 prophylactic and therapeutic interventions. Wediscovered that by preserving 2 single-chain variable fragments (scFv) bindingdomains of each parental bnAb, a single gene–encoded tandem bs-bnAb, BiIA-SG,displayed substantially improved breadth and potency. BiIA-SG neutralized all124 HIV-1–pseudotyped viruses tested, including global subtypes/recombinantforms, transmitted/founder viruses, variants not susceptible to parental bnAbsand to many other bnAbs with an average IC50 value of 0.073 μg/ml (range

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