关键发现！南非女性口服 PrEP 时药物转运蛋白 mRNA 表达与生殖器炎症的深度剖析 —— 为 HIV 预防策略优化提供关键依据

为解决非洲女性口服 PrEP 疗效差异大的问题，南非艾滋病研究项目中心（CAPRISA）的研究人员开展药物转运蛋白 mRNA 表达与生殖器炎症关系的研究。结果显示二者有关联，这为优化女性 HIV 预防策略提供依据，值得科研读者一读。

　　

南非艾滋病研究项目中心（Centre for the AIDS Programme of Research in South Africa，CAPRISA）的 Nomusa M. Zondo、Parveen Sobia 等研究人员在《AIDS Research and Therapy》期刊上发表了题为 “Drug transporter mRNA expression and genital inflammation in South African women on oral pre?exposure prophylaxis (PrEP)” 的论文。这篇论文对于深入理解抗逆转录病毒药物预防艾滋病（HIV）的机制，尤其是在非洲女性群体中的应用具有重要意义，为优化预防策略提供了关键的理论依据。

研究背景

全球范围内，HIV 仍然是一个重大的公共卫生问题。在撒哈拉以南非洲地区，大多数新增 HIV 感染发生在青春期女孩和年轻女性身上。口服抗逆转录病毒药物（Antiretrovirals，ARVs）作为暴露前预防（pre-exposure prophylaxis，PrEP）的重要手段，如特鲁瓦达（Truvada，由富马酸替诺福韦二吡呋酯（tenofovir disoproxil fumarate，TDF）和恩曲他滨（emtricitabine，FTC）组成）或外用替诺福韦凝胶，在预防 HIV 感染方面具有一定效果。然而，临床试验显示，这些 PrEP 制剂在非洲女性中的疗效差异很大，从 -49% 到 14.5% 不等，这主要归因于依从性差异和药物在性传播部位的渗透不足。

药物转运蛋白在确保 PrEP 药物在 HIV 靶细胞（如女性生殖道（female genital tract，FGT）和外周血）中的最佳水平和渗透方面起着至关重要的作用。药物转运蛋白是跨膜蛋白，分为 ATP 结合盒（ATP-binding cassette，ABC）外排蛋白和溶质载体（Solute Carrier，SLC）内流或摄取蛋白两个超家族。替诺福韦和恩曲他滨等 PrEP 候选药物是多种药物转运蛋白的底物，其与药物转运蛋白的相互作用影响着 ARVs 在易感染 HIV 部位的递送和可用性。

此前研究表明，FGT 中药物转运蛋白的 mRNA 或蛋白质表达水平会影响药物疗效。例如，在 FGT 中，内流药物转运蛋白 OAT - 1 和 OAT - 3 的 mRNA 表达水平较低，而外排药物转运蛋白 P - gp、乳腺癌耐药蛋白（breast cancer resistance protein，BCRP）、MRP - 4 和 MRP - 2 的表达水平则为中等至较高。此外，炎症细胞因子对药物转运蛋白 mRNA 表达水平和功能的影响也备受关注，细胞因子介导的炎症可改变药物转运蛋白的表达，进而影响药物的药代动力学。但目前对于非洲女性服用 PrEP 时药物转运蛋白 mRNA 表达谱，以及炎症细胞因子对其影响的研究较少，因此开展此项研究意义重大。

研究方法

1. 研究对象与样本采集：研究使用了来自 CAPRISA 082 观察性研究中先前收集的血液和生殖道样本。研究对象为 18 - 30 岁、HIV 和妊娠检测呈阴性、性活跃且能提供书面知情同意的南非黑人顺性别女性。在 2016 年 3 月至 2018 年 2 月期间，从南非夸祖鲁 - 纳塔尔省的两个 HIV 高发临床研究站点招募参与者。参与者服用口服 PrEP（300mg TDF 和 200mg FTC），每三个月收集一次血液的血沉棕黄层、FGT 的细胞刷和软杯样本。对于部分服用口服 PrEP 6 个月以上且未错过研究随访的参与者，测量其干血斑中的替诺福韦二磷酸（tenofovir-diphosphate，TFV - DP，替诺福韦的活性形式）药物水平。
2. RNA 提取与 cDNA 合成：根据以往文献，选择与替诺福韦和恩曲他滨药代动力学相关的 ABC 和 SLC 药物转运蛋白，包括外排 ABC 药物转运蛋白 P - gp、MRP - 2、MRP - 4 和 MATE - 1，以及内流 SLC 药物转运蛋白 OAT - 1 和 OAT - 3。使用 QuickExtract DNA 提取溶液（溶原缓冲液）从 FGT 和血液中提取 RNA，然后用 DNase 处理以去除 DNA，测定 RNA 浓度后，将其标准化为 50ng，再使用 SuperScript Vilo cDNA 合成试剂盒合成 cDNA。
3. 定量实时荧光定量 PCR（qRT - PCR）：使用 QuantStudio 5 实时荧光定量 PCR 系统，以 SYBR Green PCR Master Mix、合成并稀释的 cDNA 和基因特异性引物进行定量 PCR，检测特定药物转运蛋白在 FGT 和血液中的 mRNA 表达水平。以 β - 肌动蛋白（Beta - actin）作为内参基因，采用比较 CT（2^?? Ct）法计算靶基因的相对 mRNA 表达水平。
4. 细胞因子 / 趋化因子测量：使用来自 FGT 的软杯样本，采用 Bio - Plex Pro Human Cytokine/Chemokine Magnetic Bead 27 - Plex Panel 测定 45 名参与者在基线、3 个月和 6 个月时的细胞因子 / 趋化因子浓度，通过 Bio - Plex Manager 软件收集数据，并根据标准曲线使用五参数（5PL）回归公式计算样本浓度。
5. 统计分析：使用 GraphPad Prism 9.3.1 软件进行 Spearman 秩相关系数分析，确定 FGT 和血液中 ABC 和 SLC 药物转运蛋白 mRNA 表达水平之间的相关性。使用线性混合模型检验药物转运蛋白 mRNA 表达值与细胞因子 / 趋化因子之间的线性关联，以及血液中药物转运蛋白 mRNA 表达值与血液 TFV - DP 值之间的关联。使用 R 软件进行偏最小二乘判别分析（partial least squares discriminant analysis，PLS - DA），根据女性生殖道炎症状态确定药物转运蛋白 mRNA 表达水平的聚类情况。

研究结果

1. 样本描述：共有 429 名参与者入组研究，262 人选择服用 PrEP。其中，200 人在基线、3 个月和 6 个月时拥有匹配的软杯、细胞刷和血沉棕黄层样本。由于未测量药物水平，排除 108 人，最终 92 人纳入后续分析。在这 92 人中，45 人用于 mRNA 表达相关性分析，45 人用于 mRNA 表达与生殖器炎症相关性分析，29 人用于血液中药物转运蛋白 mRNA 表达与 TFV - DP 药物水平相关性分析。45 名参与药物转运蛋白 mRNA 表达和生殖器炎症分析的参与者中，大多数年龄在 18 - 24 岁（69%），来自农村地区（58%），接受过高中教育（64%），42% 的人 BMI > 30。入组时，沙眼衣原体感染率为 20%，淋病奈瑟菌感染率为 7%，无人感染阴道毛滴虫。40% 的参与者有生殖器炎症，60% 无生殖器炎症，64% 的参与者纳入 TFV - DP 药物水平分析。
2. FGT 和血液中药物转运蛋白 mRNA 表达的相关性：Spearman 秩相关检验结果显示，OAT - 1 的 mRNA 表达水平在基线至 6 个月期间，在 FGT 和血液之间存在显著相关性。P - gp 的 mRNA 表达在 3 个月时，FGT 和血液之间显著相关。MATE - 1、MRP - 2 和 MRP - 4 在 PrEP 暴露后 3 个月和 6 个月时，FGT 和血液中的 mRNA 表达显著相关，而 OAT - 3 未观察到显著相关性。此外，药物转运蛋白 P - gp、MRP - 4 和 OAT - 1 在血液中的平均 mRNA 表达倍数变化较高，而 MATE - 1、MRP - 2 和 OAT - 3 在 FGT 中的平均 mRNA 表达倍数变化较高。
3. FGT 中促炎细胞因子 / 趋化因子与药物转运蛋白 mRNA 表达的关联：线性混合模型分析表明，IL - 1β 与内流药物转运蛋白 OAT - 1 和 OAT - 3 存在显著关联，且呈负相关，即 IL - 1β 浓度每增加一个五分位数，OAT - 1 和 OAT - 3 的 mRNA 表达值分别下降 22% 和 17%。IL - 1Rα 与外排药物转运蛋白 MRP - 2 和 MRP - 4 也呈负相关。MCP - 1 与 OAT - 3、TNF - α 与 MRP - 2 存在中度关联，同样为负相关。而 MIP - 1β 与外排药物转运蛋白 MATE - 1 呈正相关，即 MIP - 1β 浓度增加，MATE - 1 的 mRNA 表达水平也增加。IL - 6、IL - 8、IP - 10 和 MIP - 1α 与任何药物转运蛋白均未观察到关联。
4. PLS - DA 分析药物转运蛋白 mRNA 表达与生殖器炎症的关系：PLS - DA 分析显示，在基线和 3 个月时，根据药物转运蛋白 mRNA 表达水平，发炎和未发炎女性之间没有明显分离。但在 6 个月时，发炎女性的药物转运蛋白聚类更紧密。发炎女性的 MRP - 4 值平均较低，而 MATE - 1 值始终较高。
5. 血液 TFV - DP 与血液中药物转运蛋白 mRNA 表达的关联：在 3 个月和 6 个月时，对有可检测药物水平的参与者进行分析，未发现所有外排和内流药物转运蛋白 mRNA 表达与血液 TFV - DP 之间存在显著关联。

研究结论与讨论

研究表明，ABC 和 SLC 药物转运蛋白在 FGT 和血液中的 mRNA 表达存在显著相关性。其中，只有内流药物转运蛋白 OAT - 1 在 PrEP 暴露前后，FGT 和血液中的 mRNA 表达始终显著相关；外排药物转运蛋白 P - gp、MATE - 1、MRP - 2 和 MRP - 4 在 PrEP 暴露后才出现相关性。这表明药物暴露后，血液和 FGT 中的药物转运蛋白表达可能存在某种联系，或许血液中的细胞会部分迁移到生殖道。

此外，研究发现药物转运蛋白 mRNA 表达与促炎细胞因子 / 趋化因子之间存在关联。一些细胞因子与药物转运蛋白呈负相关，而 MIP - 1β 与 MATE - 1 呈正相关。这意味着细胞因子可能通过影响药物转运蛋白的表达，进而影响 PrEP 药物在体内的药代动力学过程。

PLS - DA 分析显示，生殖器炎症会影响药物转运蛋白的表达，发炎女性的 MRP - 4 表达降低，MATE - 1 表达升高。由于恩曲他滨是 MATE - 1 的底物，替诺福韦是 MRP - 4 的底物，这种表达变化可能会影响 PrEP 在 FGT 中的整体有效性。

然而，研究也存在一些局限性。例如，未确定药物转运蛋白 mRNA 表达与蛋白质表达的关系，样本量有限，且在药物水平分析中缺乏药物依从性数据等。尽管如此，该研究首次在非洲女性中探讨了药物转运蛋白 mRNA 表达、生殖器炎症和 TFV - DP 药物水平之间的关系，为理解影响 PrEP 药理学和疗效的复杂因素提供了重要依据，为优化针对高 HIV 感染风险女性的 PrEP 策略奠定了基础，后续研究可在此基础上进一步深入探索。