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叶丽林（陆军军医大学全军免疫学研究所）、邓凯（中山大学中山医学院）
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酶美
图源：百度获得性免疫系统是人体抵御病毒感染最重要的武器，T细胞和B细胞可以通过特异性识别病毒的多肽表位来清除或者阻断病毒感染。对于大多数病毒感染而言，广谱的免疫识别可以有效地对抗病毒在复制过程中进化出的突变。然而，人类获得性免疫缺陷病毒（HIV）在宿主体内极易突变，使其可持续性感染而不被免疫系统清除，最终引发免疫缺陷综合症（艾滋病，AIDS）。几十年来，艾滋病研究者在不断的寻找针对病毒高度保守区的杀伤性T细胞和广谱性中和抗体，以对抗多变的病毒。然而，基于氨基酸序列的保守只是相对的保守，HIV依然可以在不影响其感染性的前提下逃逸靶向蛋白保守区的杀伤性T细胞和广谱性中和抗体。HIV复制依赖于自身编码的三个重要的酶：逆转录酶（reversetranscriptase）、整合酶（integrase）和蛋白水解酶（protease）。不同亚型的HIV可以在蛋白序列上不断进化，但在核心酶活功能上却必须绝对保守，否则病毒将失去感染力。那么，我们人体的免疫系统是否能够识别HIV关键蛋白的酶活功能，从而实现一种病毒无法逃逸的免疫清除策略呢？
年2月4日在线的一篇Science论文（Article）中，来自圣路易斯华盛顿大学（WUSTL）的单梁课题组报道了他们近期的发现：CARD8isaninflammasomesensorforHIV-1proteaseactivity，报道了人体CARD8蛋白可以识别HIV蛋白水解酶的活性并形成炎症小体（inflammasome）。CARD8炎症小体的活化会迅速激活Caspase-1以及下游的细胞焦亡（pyroptosis）途径来清除HIV感染的原代CD4+T细胞和巨噬细胞。这项研究首次报道了人体免疫系统可以识别HIV编码的酶活功能，也首次报道了CARD8可作为病原模式识别受体（PRR）的功能，具有重要的科学意义。
在该研究中，单梁团队的博士后研究员汪乾坤首先把所有的HIV蛋白转染到表达Caspase-1和pro-IL-1β的HEKT细胞中。在尝试引入各种炎症小体识别受体之前，意想不到的结果发生了：表达HIV蛋白的HEKT细胞天然激活了Caspase-1并造成IL-1β的切割。有意思的是，炎症小体的激活可以被HIV蛋白水解酶抑制剂完全阻断，提示某个细胞成分可以识别HIV蛋白水解酶的活性，而不是蛋白水解酶本身。由于目前已知的炎症小体识别受体在HEKT细胞内表达水平非常低或者不表达，这个识别过程很可能是由某个未知的宿主蛋白完成的。进一步的研究发现，CARD8敲除的HEKT细胞不再能够识别HIV蛋白水解酶的活性。通过一系列生化实验证明，HIV蛋白水解酶能够切割CARD8蛋白N端，导致CARD8蛋白被泛素化-蛋白酶体途径降解，进一步释放了有活性的C端UPA-CARD区域，从而激活炎症小体组装引致细胞焦亡。在此过程中，作为细胞感受器的CARD8识别的是HIV绝对保守且复制必需的蛋白水解酶功能，病毒无法就此产生逃逸。该研究的实验也进一步证实，CARD8可以识别临床分离的所有HIV亚型并导致感染细胞焦亡。
在HIV自然感染的细胞中，病毒蛋白水解酶嵌于Gag-Pol前体蛋白中而没有活性，只有在病毒颗粒出芽释放时才被激活，因此被感染的细胞通常不会发生焦亡。那么，是否自然感染条件下CARD8就完全无法识别HIV呢？该研究发现一类已经在临床长期使用的抗HIV药物，非核苷类逆转录酶抑制剂（NNRTI），可以通过促进Gag-Pol形成二聚体从而造成protease在病毒出芽之前被提前激活，使得感染细胞焦亡。在接下来的研究中，该课题组计划用此类药物激活HIV潜伏细胞中的CARD8炎症小体，验证是否能达到广谱清除病毒潜伏库以实现艾滋病的功能性治愈的目标。
简而言之，该研究创新性的发现CARD8是HIV诱导细胞焦亡的炎症小体感受器，CARD8通过识别HIV蛋白水解酶的活性激活Caspase-1炎症小体，导致感染细胞焦亡。这项研究为艾滋病治疗提供了全新的思路，可能是迄今为止最为广谱的治疗手段，具有重大应用前景。
示意图：CARD8通过识别HIV蛋白水解酶激活细胞焦亡专家点评
叶丽林（陆军军医大学全军免疫学研究所）
目前，联合抗病毒疗法可以高效抑制HIV病毒复制，但是不能清除病毒潜伏库，需要终身服药。病毒潜伏库的存在是治愈HIV的最大障碍，清除此潜伏库成为艾滋病治疗领域的最大挑战。病人体内不能根除的HIV主要潜伏在静息的CD4+T细胞内。通过免疫手段清除这些T细胞潜伏库有两大障碍：1）HIV潜伏库中含有大量的逃逸宿主免疫系统的突变株；2）携带潜伏病毒的静息CD4+T细胞不响应由免疫系统激活的细胞凋亡途径。因此，清除HIV潜伏库的关键问题是如何才能找到有效的途径来对抗潜伏库中各种免疫逃逸的病毒，同时也能引起不依赖于细胞凋亡通路的细胞杀伤。
圣路易斯华盛顿大学的单梁团队在最新上线的Science研究可能为清除HIV储存库提供一个全新的策略。该论文的第一作者汪乾坤博士发现，病毒编码的蛋白酶（其切割病毒gag-pol复合蛋白,促进新组装病毒粒子的成熟）具有切割炎症小体蛋白CARD8的能力，并促进炎症小体形成，进一步活化CASPASE-1,最终诱导细胞焦亡。但是，在实际感染情形下，此焦亡通路被HIV逃逸，因为HIV-Protease只在病毒颗粒组装完成，即将出芽时，才会被Gag-pol复合蛋白激活。但是，幸运的是，他们发现，FDA批准的一类非核苷逆转录酶抑制剂(NNRTI)的HIV治疗药物，如EFV,RPV等，可以在细胞内结合Gag-pol,并活化protease,从而在HIV病毒出芽前，即可诱导细胞焦亡。因此，他们揭示了HIV免疫逃逸的一个关键分子机制。这也是迄今为止发现的为数不多的，可以诱导细胞焦亡的病毒蛋白，也丰富了先天免疫识别及细胞焦亡研究领域。
更引人注目的是，他们发现利用RPV及EFV药物，可以在exVivo以细胞焦亡的方式，高效清除（93.4%）激活的病毒潜伏库细胞，并且在不同的变异毒株同效。下一步，可尝试在非人灵长类动物模型进行验证。该策略使用FDA批准的抗HIV药物，高度特异性地只诱导潜伏库细胞焦亡，不会在体内诱导系统性炎症，因此，为将来临床试验奠定了良好的基础。病毒储存库相当于HIV的“后院”，焦亡则被认为是像“火”一样的死亡方式，期待该发现为火烧HIV后院，根治HIV感染，提供新的路线图。、
专家点评
邓凯（中山大学中山医学院）
在新型冠状病毒仍然肆虐的当下，大家都很
