可靶向HIV-1 gp160多种表位的通用CAR-NK细胞

来源：ACS美国化学会

供稿人：张妍，北京大学

大家好，今天为大家介绍一篇ACS Chem. Biol.的文章 “A Universal CAR-NK Cell Targeting Various Epitopes of HIV-1 gp160” ，文章来自于南加利福尼亚大学的Jianming Xie课题组。在这篇文章中，作者通过利用识别2，4-二硝基苯基(DNP)的嵌合抗原受体(CAR)和DNP结合的人类免疫缺陷病毒包膜蛋白(gp160)抗体，实现了anti-DNP CAR-NK细胞对不同类型HIV病毒所感染细胞的识别和杀伤。

利用anti-HIV的CAR-T(CD8+ T)细胞和CAR-NK细胞清除HIV感染细胞是治疗获得性免疫缺陷综合征的一种有前景的策略。HIV感染的细胞会在表面表达gp160，因此可以利用anti-gp160 CARs去靶向清除感染细胞。但是HIV病毒极富多样性且极易变异，其所表达的gp160也多种多样，而当前人们所开发利用的anti-HIV CARs都只能识别gp160的单一表位，无法涵盖多种HIV毒株。因此，本文作者发展了一种化学导向的通用CAR-NK细胞，该CAR表面抗体可以识别小分子配体DNP。之后作者通过该CAR与DNP偶联的多种HIV-1 gp160抗体的结合赋予CAR-NK细胞靶向gp160多种表位的能力，从而实现对不同HIV-1亚型病毒感染细胞的杀伤(图1)。

图1. 利用通用CAR-NK细胞靶向多种HIV病毒感染细胞概念示意图在本文中，作者首先设计了anti-DNP CAR的结构，之后将其表达于NK-92细胞，并用抗体对其表达与功能进行了表征，然后进行了流式细胞分选与富集(图2)。从图中可以看出，作者分选出成功表达anti-DNP CAR的NK细胞，富集后94%的细胞所表达的CAR有成功识别DNP的能力。

图2.anti-DNP CAR的结构与表征。A. anti-DNP CAR的结构示意图；B. 转染与细胞分选后NK-92MI细胞上anti-DNP CAR的表达情况；C. CAR-NK细胞与DNP的结合情况。 

之后，作者对anti-DNP CAR-NK细胞对HIV感染细胞的靶向杀伤功能进行了验证。作者利用pConBgp160-opt载体先后构建了表达不同gp160的细胞系subtype B gp160+细胞与subtype C gp160+细胞，作为验证CAR-NK细胞功能的靶细胞。实验结果表明，该CAR-NK细胞对上述两种细胞系均有较好的靶向性，可以通过识别DNP成功靶向被感染细胞；同时CAR-NK细胞可被顺利激活并实施杀伤功能，其IFN-γ的表达水平有显著提高(图3)。

图3. anti-DNP CAR-NK细胞对不同种类gp160+细胞的靶向与杀伤能力。A. SDS-PAGE和western blot分析验证DNP与抗体的结合；B. subtype B gp160+细胞激活CAR-NK细胞并提高其IFN-γ的表达水平；C. subtype C gp160+细胞激活CAR-NK细胞并提高其IFN-γ的表达水平；D. CAR-NK细胞对subtype C gp160+细胞的细胞毒性研究。

此外，作者们还对抗原表位在gp160上的位置是否影响CAR-NK细胞靶向能力的问题进行了探究。作者选择了识别gp160的四个不同区域的12个抗体，将其与DNP偶联，通过体外共培养试验比较了它们介导anti-DNP CAR-NK细胞靶向subtype B gp160+细胞的能力。结果表明与靶向膜近端表位的抗体相比，靶向膜远端表位(包括V1/V2, V3和CD4bs)的抗体介导激活CAR-NK细胞的能力更强，CAR-NK细胞对靶细胞的杀伤效果也更好(图4)。

图4. 识别不同位置抗原表位的gp160抗体对于介导CAR-NK细胞靶向subtype B gp160+细胞效果的影响。A.12种gp160抗体对应的抗原表位位置；B. 不同抗体作用下CAR-NK细胞IFN-γ的表达情况。

最后，作者利用该anti-DNP CAR-NK细胞对感染HIV-1的CD4+ T细胞进行了靶向与杀伤。作者测试了靶向不同位置抗原表位的多种gp160抗体对CAR-NK细胞的介导靶向情况，结果表明CAR-NK细胞可有效杀伤清除感染的原代CD4+ T细胞(图5)。

图5. 通用CAR-NK细胞可有效杀伤HIV感染的CD4+ T细胞。 

总之，这篇文章通过引入DNP与DNP偶联gp160抗体进行化学导向，协助CAR-NK细胞靶向和清除多种类型HIV感染的细胞。鉴于目前已有大量具有不同特异性的gp160抗体，这种方法可以显著扩大anti-HIV CAR-NK细胞靶向与杀伤作用的覆盖范围，从而为克服病毒多样性提供了一种有前景的策略。