虽然在控制HIV/AIDS方面已取得重大进展，但由于病毒能够隐藏在免疫细胞甚至我们自身的DNA中，治愈似乎仍遥遥无期。两年前，英国成为首个批准基于CRISPR的疗法Casgevy用于镰状细胞病和β-地中海贫血等血液疾病的国家。今年，世界上首个针对患有罕见遗传病婴儿的个性化CRISPR疗法问世。此类基因治疗突破已为250多项临床试验铺平道路，其中一些有望治疗曾经无法治愈的疾病，包括HIV/AIDS。
最近研究CRISPR治愈HIV潜力的成果令人鼓舞。"长期目标是通过一次性或有限治疗，切除或永久失活HIV DNA，"西班牙格拉纳达洛佩斯-内拉-CSIC寄生虫学与生物医学研究所的分子生物学家兼生物化学家埃琳娜·埃雷拉·卡里略(Elena Herrera Carrillo)表示。然而，埃雷拉·卡里略警告称，我们距离临床应用仍很遥远。"数据令人鼓舞，但仍处于非常初步的阶段。"
有前景的工具
1981年，美国疾病控制与预防中心(CDC)报告了洛杉矶五名此前健康的年轻男性中出现的首例罕见真菌性肺炎病例——通常影响严重免疫抑制人群——其中两人已死亡。是什么原因导致人们的免疫系统突然崩溃，使无害微生物变成杀手？当时，人们对这种如此新以至于尚无名称的疾病知之甚少。没有检测方法或公认的治疗方法，当症状出现时，患者仅剩数月生命。
随着这一新发疾病开始影响更广泛人群，CDC在一年后将该病症命名为获得性免疫缺陷综合征(AIDS)。大约在同一时期，白血病患者中首次发现了第一个人类逆转录病毒——一种RNA病毒，称为人类T细胞淋巴瘤病毒1型，它隐藏在宿主细胞的DNA中。与白血病一样，AIDS与异常T细胞功能相关。1983年，巴黎巴斯德研究所的病毒学家吕克·蒙塔尼埃(Luc Montagnier)及其团队首次从早期感染阶段患者的T细胞中分离出后来被称为人类免疫缺陷病毒(HIV)的病原体。
但理解HIV的行为机制花费了大约十年时间。HIV通过结合CD4受体以及CCR5或CXCR4（作为共受体）进入CD4+ T辅助细胞。进入细胞内部后，HIV利用其逆转录酶将RNA转化为双链DNA。随后，病毒劫持宿主的细胞机制来制造新的病毒RNA和蛋白质。HIV再利用蛋白酶将这些蛋白质切割成功能片段，组装成新的成熟病毒，脱离细胞去感染其他细胞。
受感染的T细胞最终会死亡，随着T辅助细胞减少，免疫系统失去适当激活其他免疫细胞的能力。如果未经治疗，这种免疫力减弱可能会进展为AIDS。
如今，全球约有4000万人感染HIV，每年有60多万人死于相关疾病。自疫情开始以来，在大幅减少新HIV感染和死亡方面已取得巨大进展。这包括抗逆转录病毒疗法(ART)，即目前的金标准治疗，涉及每日、每月或每两个月一次的药物组合，针对HIV生命周期的不同阶段，将病毒复制抑制到无法检测——因此也无法传播——的水平。
抗逆转录病毒药物已成为全球数百万人的救命稻草，将死刑判决转变为可通过药物组合控制的慢性病。
但只有四分之三的HIV感染者接受治疗，而随着美国和英国等主要捐助国近期提议削减对包括HIV在内的外国援助资金，到2030年可能导致多达1100万额外HIV感染，使HIV目标的进展倒退数十年。
尽管取得了巨大成功，ART并非治愈方法，必须终身服用——有时会导致严重副作用。即使长期治疗，病毒也可能产生耐药性。另一个主要障碍是潜伏库。作为其生命周期的一部分，HIV将其DNA永久整合到宿主细胞基因组中，成为前病毒。但有时，这种前病毒可以"沉默"很长时间，既无法被免疫系统也无法被药物治疗检测到。如果停止ART，这些潜伏库可能随时重新激活，产生更多病毒。
CRISPR登场
"基于CRISPR的方法提供了一种可能高效且持久的方式来应对HIV感染和持续存在，因为它们可以作用于整合到宿主基因组中的前病毒，"埃雷拉·卡里略表示。
迄今为止唯一实现的HIV治愈是在三名接受干细胞移植治疗严重血癌的患者身上——这三人都同时感染了HIV。为同时治疗两种疾病，医生选择具有罕见突变的供体，该突变删除了CCR5基因的两个拷贝，而CCR5基因编码大多数HIV毒株（尤其是在早期感染期间）使用的CCR5共受体。
这确实奏效了。移植后，即使停止ART，三名患者体内均未检测到HIV水平。但这种移植并非对大多数HIV患者实用或安全的治疗方法。因此，研究人员希望利用CRISPR切割患者干细胞中的CCR5基因。
在2025年初发表的一篇论文中，马萨诸塞州综合 Brigham、麻省理工学院和哈佛大学拉贡研究所的克里斯蒂安·布特韦尔(Christian Boutwell)及其团队利用CRISPR编辑了超过90%的人类造血干细胞中的CCR5基因——且几乎没有或没有可检测到的脱靶效应。
向导RNA赋予CRISPR基因编辑卓越的精确性，将Cas9酶引导至基因组中的目标位点。然后这种核酸酶切割DNA，使基因失活或允许进行编辑。
随后，这些经过编辑的干细胞被移植到人源化小鼠体内。当暴露于高剂量偏好结合CCR5而非CXCR4的HIV毒株时，CCR5编辑小鼠保持未感染状态，并维持健康的CD4+ T细胞水平——即使在五倍于原始剂量的第二次HIV暴露后也是如此。测试不同比例的编辑干细胞发现，超过90%的编辑率提供了对HIV最强的保护。
但减少CCR5表达仅有助于预防未来感染。"寻找HIV治愈方法与旨在消除、减少或控制潜伏库的策略密不可分，"埃雷拉·卡里略表示。
使用CRISPR从感染细胞基因组中切除HIV的临床前研究已显示出减少病毒储存库的前景。2019年在人源化小鼠中进行的一项研究表明，将长效缓释抗逆转录病毒疗法(Laser ART)——一种延长药物活性的配方——与CRISPR结合使用，可在某些动物的脾脏、淋巴结和大脑等各种组织中切除60-80%的整合HIV DNA。同样，2023年的一项研究开发了一种双重CRISPR方法，同时靶向CCR5基因和HIV DNA中对复制至关重要的区域。与Laser ART结合使用，该治疗清除了超过一半感染人源化小鼠体内的HIV。这两项研究大多没有脱靶效应或病毒反弹。
临床试验
棘手的部分是将这些基于CRISPR的策略从临床前模型转化为人类临床试验。在其临床前成功后，基于CRISPR的HIV疗法EBT-101的首次人体临床试验于2022年开始。
EBT-101由总部位于加利福尼亚的生物技术公司Excision Bio Therapeutics开发，使用腺相关病毒(AAV)递送系统向接受ART的HIV阳性成人给药。在两个向导RNA的引导下，CRISPR-Cas9系统旨在去除大部分HIV DNA。12周后，维持病毒抑制的参与者停止服用ART，以观察该疗法是否能防止病毒反弹——但失败了。
在埃雷拉·卡里略看来，唯一一项CRISPR HIV试验未能防止HIV反弹的主要限制是单一非靶向AAV-CRISPR给药无法靶向所有储存库细胞。"安全有效地递送到潜伏库仍是一个巨大挑战，因为目前没有任何递送系统能够到达所有感染细胞，"她补充道。
一个原因是CRISPR-Cas9系统的巨大尺寸使其难以递送到隐藏在某些组织深处（包括淋巴系统）和其他难以到达的部位（如中枢神经系统）的储存库。此外，其尺寸限制了递送载体的选择，排除了一些可能更安全或更有效的载体。为解决这一问题，埃雷拉·卡里略和她在阿姆斯特丹UMC前研究所的团队使用慢病毒载体将来自不同细菌的较小CRISPR系统——saCas9和更小的cjCas9——递送到T细胞。在两项未发表的概念验证研究中，saCas9和cjCas9仅需单个向导RNA即可抑制HIV。此外，saCas9与两个向导RNA结合使用，能够切除部分病毒DNA，进一步增强了抗病毒效果，并防止了实验环境中的病毒逃逸。
尽管更好的递送系统至关重要，但治愈HIV的最有效疗法可能需要组合策略。"基因编辑可以与'激活并清除'方法、广谱中和抗体(bNAbs)、基于免疫的疗法或其他旨在靶向潜伏HIV储存库并增强免疫反应的策略相结合，"埃雷拉·卡里略表示。
在今年发表的一项研究中，墨尔本彼得·多尔蒂感染与免疫研究所的研究人员开发了一种名为LNP X的新型脂质纳米颗粒配方，可将mRNA递送到T细胞以逆转潜伏期。在潜伏HIV感染细胞中，LNP X在体外重新激活了HIV转录，而不会诱导T细胞激活或毒性。LNP X还将CRISPR激活系统递送到T细胞，以更好地实现基因特异性转录。
墨尔本彼得·多尔蒂感染与免疫研究所的传染病医生、病毒学家及该研究的主要作者之一莎伦·卢因(Sharon Lewin)表示，使用这种新型脂质纳米颗粒将mRNA高效递送到静止CD4+ T细胞以前是不可能的。卢因说，尽管使用LNP X将CRISPR递送到静止细胞，但他们认为在递送方面可以做得更好。"这里的挑战是CRISPR激活需要非常大的mRNA片段，"卢因说。"一旦解决，我们可能会将CRISPR激活与也能杀死感染细胞的药物结合起来。"
"正在探索基于免疫的疗法，例如增强T细胞反应或使用bNAbs，以帮助身体更有效地清除感染细胞，"埃雷拉·卡里略表示。"协同工作，这些策略可以从多个方面攻击HIV：CRISPR精确靶向病毒基因组，'激活并清除'暴露隐藏病毒，免疫刺激或bNAbs消除剩余部分，"她补充道。
内布拉斯加大学医学中心的药理学家和实验神经科学家普拉桑塔·达什(Prasanta Dash)坚信，基于CRISPR的疗法将成为未来任何HIV治愈方法的组成部分。"当然，它将是多模式的组成部分，"他说。"任何单一疗法都不太可能成功消除感染者潜伏库中的所有整合HIV。"
埃雷拉·卡里略认为，大规模生产和分销基于CRISPR的HIV治疗——以及公平的知识产权和定价策略——对于确保低资源环境中的获取至关重要。"如果这些障碍被克服，基于CRISPR的治愈方法可能会大大减少全球HIV结果的不平等。"
内布拉斯加大学医学中心的药理学家和实验神经科学家普拉桑塔·达什(Prasanta Dash)表示："在基于CRISPR的治愈方法进入临床之前，已经存在许多需要克服的障碍，但长效药物和/或bNAbs对组织的长期影响是最关键的副作用，需要在进入人体之前进行评估。"未来步骤包括开发专门靶向HIV储存库的CRISPR递送系统，发现最佳组合策略以实现完全病毒消除成功，并限制所开发技术的任何不良影响。"
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