抗逆转录病毒治疗可抑制HIV-1复制，但由于病毒已经整合入基因组，此方法无法达到治愈的效果，因此减少病毒的蓄积十分重要。一个方法是“shock and kill”，即通过重新激活潜伏的HIV-1进行细胞的靶向消除，但临床效果不好，无法实现长期控制和免疫清除【1-2】。另一种方式是采用HIV-1非核苷类逆转录酶抑制剂（NNRTI），但其需要在体外进行细胞毒性筛选，所需浓度远超批准剂量。目前批准的NNRTIs的HIV-1感染细胞死亡活性远远低于逆转录酶（RT）抑制活性，而这种次级效应在临床许可剂量下又不大可能被观测到【3-4】。 2023年2月22日，来自默克公司的Antonella Converso团队在Science Translational Medicine上在线发表了题为Potent targeted activator of cell kill molecules eliminate cells expressing HIV-1的文章，作者着手鉴定具有更强HIV-1感染细胞杀伤活性的RT结合剂并试图理解其机制。他们发现了一种双功能化合物，可在临床许可浓度下杀伤HIV-1感染的细胞，这些细胞杀伤分子靶向激活剂（targeted activator of cell kill, TACK）通过与逆转录酶结合，产生别构效应，加速细胞杀伤。 作者首先使用感染了HIV-1病毒（携带绿色荧光蛋白报告基因）的外周血单核细胞（PBMCs）来筛选HIV-1+细胞杀伤激活剂，他们观测了6,628种NNRTI相关类似物的指标，发现其中68%展现出抗病毒活性且IC50小于0.3μM，在0.3μM时，只有1.7%展现出大于50%的选择细胞毒性。作者发现与多拉韦林相似的嘧啶类化合物是最有前途的化合物之一，于是他们对这一类化合物进行了TACK活性优化。作者鉴定出了Pyr01，它具有对感染HIV-1的CD4+ T细胞的TACK活性，但对未感染的PBMCs或CD4+ T细胞则没有毒性（及时浓度升至40μM），这证明了TACK对于HIV-1感染细胞的选择性。进一步地，作者在优化过程中发现了与Pyr01类似的Pyr02，但其TACK活性较弱，解析晶体结构后，作者发现二者都结合在位于p66亚单位内部的NNRTI结合位点，但二者与赖氨酸丰富区域的相互作用稍有不同。Pyr01与K103的骨架酰胺和羰基氧形成两个氢键，而Pyr02与骨架间只有一个由水介导的氢，于是作者推测二者TACK活性差异是由于诱导Gag-Pol二聚化能力不同导致的，时间分辨率的荧光证实了这一点。 TACK活性不影响与RT-p66的结合，但其直接诱导RT-p66二聚化 作者随后对HIV-1的RT-p66二聚化进行了分析，时间跨度从1小时到9天，他们发现Pyr01促进了这一过程，在18h内就达到平衡，而Pyr02只在第9天呈现出微弱的活性，这说明即使在NNRTI存在的条件下，TACK的活性也取决于RT-p66二聚化的速率。为进一步探究其中的机制，作者对Pyr01和Pyr02进行了放射性标记，发现其与WT的RT-p66结合的电离常数相似，而在含有W401A点突变的RT-p66中，Pyr02没有呈现出可检测到的结合。此外，TACK失活的复合物也不能与含有W401A点突变的RT-p66结合。这说明HIV-1感染的细胞毒性杀伤作用是由NNRTIs与单体RT-p66结合的能力驱动的。进一步地，作者将TACK机制用于真实情况下HIV-1感染细胞的清除，发现与之前结果一致，病毒血症供体中p24+细胞被有效清除，且没有影响整体的CD4+ T群体。 总的来说，文章发现了一类细胞杀伤分子靶向激活剂，其具有强大的抗病毒活性，能够有选择性地消除HIV-1病人的感染CD4+ T细胞，可作为免疫非依赖型的清除策略。
原文链接：
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36812345/
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参考文献
1. Y. Kim, J. L. Anderson, S. R. Lewin, Getting the “kill” into “shock and kill”: Strategies to eliminate latent HIV. Cell Host Microbe 23, 14–26 (2018).2. A. R.Ward, T. M. Mota, R. B. Jones, Immunological approaches to HIV cure. Semin. Immunol. 51, 101412 (2021).3. D. Jochmans, M. Anders, I. Keuleers, L. Smeulders, H.-G. Krausslich, G. Kraus, B. Muller, Selective killing of human immunodeficiency virus infected cells by non-nucleoside reverse transcriptase inhibitor-induced activation of HIV protease. Retrovirology 7, 89 (2010).4. B. Trinite, H. Zhang, D. N. Levy, NNRTI-induced HIV-1 protease-mediated cytotoxicity induces rapid death of CD4 T cells during productive infection and latency reversal. Retrovirology 16, 17 (2019).