用于艾滋病治愈的新型双特异性抗体灭活剂的设计及其作用机制的研究

No currently available medicine cures AIDS completely. Upon cessation of treatment, HIV load rapidly increases to a level comparable to that before treatment. Therefore, scientific research on a new AIDS medicine that completely eradicates the virus has become a hot spot in life sciences. Among the challenges in AIDS drug development, completely eradicating the HIV reservoir by efficiently targeting cells with latent residing virus is one of the most critical. In our previous studies, we proposed the comprehensive concept of an HIV protein inactivator, and designed a series of proteins with new structures to inactivate HIV virus in a highly efficient way. In this study, we aim to target HIV latent cells. We propose to utilize recombinant antibody technology, which is advanced worldwide, to introduce molecular elements that specifically destroy HIV infected cells, and design and research new antibody inactivators that directly destroy the cells with latent viral infection. Meanwhile, we will study their antiviral activity and functions to destroy latent virus infected cells both in vitro and in vivo, and half-life in animal models. Furthermore, we will examine their molecular characteristics, targets and mechanisms. In contrast to the traditional but problematic strategy to activate cytotoxic T cells in patients, this project provides a new angle to break through the previous findings. It is original, innovative and viable. Completion of this project will provide new insight and an important theory and application basis for designing a drug that cures HIV or HBV completely.

现有的艾滋病临床药物均无法彻底治愈艾滋病，一旦停药病毒将会快速反弹。因此，研发可彻底治愈艾滋病的新型药物成为当前医学领域的热点。其中如何能有效地杀灭HIV潜伏细胞从而清除潜伏库成为该领域亟待突破的关键科学问题之一。近期，我们在国际上首次系统地提出了HIV蛋白灭活剂的概念，并成功设计了多种可高效灭活HIV的新结构蛋白。本课题中，我们拟利用国际先进的重组抗体构建技术，利用首次发现的可特异性灭活HIV感染细胞的蛋白分子，设计和研发直接灭活潜伏细胞的新型抗体灭活剂。并将对其抗病毒活性、灭活潜伏细胞能力及动物体内半衰期等开展系统地研究，对其分子特征、作用靶点及机制进行揭示。相对目前面临诸多挑战的激发体内CTL的传统策略，本课题从新角度切入并突破以往设计，具有显著的创新性，大量前期数据也显示具有很好的可行性。其实施将为研发HIV或HBV等病毒引发重大疾病的“治愈”药物提供新的思路及重要的理论和应用基础

如何能有效激活病毒潜伏库并杀灭激活后产生的HIV病毒颗粒以及HIV感染细胞一直是HIV治愈领域的研究热点和难点。在本研究中，基于本课题组在HIV灭活剂设计和研发领域的优势，我们构建了靶向gp120和gp41的多种双特异性抗体灭活剂，包括4Dm2m-LLP和N6-LLP3等。通过表达性能的分析，我们进一步优选出了N6-LLP3（由结合gp120的特异性抗体N6和gp41的特异性多肽LLP3所组成）开展深入研究。通过检测该重组抗体灭活剂的抗病毒活性以及灭活感染细胞能力，我们发现该新型重组抗体具有抑制HIV感染、直接灭活HIV病毒、杀灭HIV感染细胞的功能，有潜力被开发为新一代的HIV治疗药物。该重组抗体中，N6结合HIV包膜蛋白的晶体结构已经被解析，所以靶点明晰，于是我们主要对LLP3多肽的靶点已经作用机制进行了探究。通过假病毒感染抑制实验以及一系列酶联免疫吸附试验（ELISA），我们发现LLP3多肽的靶点是HIV包膜蛋白胞内区的LLP1结构域，这是一个全新的HIV药物靶点。通过检测LLP3多肽对病毒包膜的作用以及对表达HIV包膜蛋白的细胞的效用，我们进一步确定了LLP3是通过结合靶点造成病毒包膜的扰动，导致HIV基因组RNA的释放。相较于以往的药物大多是通过结合靶点阻断靶点蛋白的生理功能来达到抑制效果，LLP3的作用机制十分新颖，可能能被用于更多HIV以及其他病毒药物的开发。本课题的另一重要发现是LLP3多肽对经潜伏激活剂激活后的HIV潜伏细胞系也具有毒性作用，有望替代目前面临诸多挑战的细胞毒性T细胞（CTL）作为“kill”试剂，与潜伏激活剂一起用于彻底清除宿主体内的HIV潜伏库，达到治愈HIV感染的目的。本课题的研究结果为研发HIV等慢性感染病毒的“治愈”药物提供新的思路及重要的理论和应用基础。在本课题的实施过程中，获得了一系列研究成果。发表标注项目号的科研论文10篇，包括Science子刊《Science Translational Medicine》等。申请国家专利4项，其中1项获得授权，并完成转让。课题实施还培养了博士后1名，中级技术员1名，博士生3名和硕士生3名获得学位。.