《Current HIV/AIDS Reports》：Central Nervous System Reservoirs and HIV Cure: Therapeutic Opportunities and Challenges
综述目的
尽管抗逆转录病毒治疗（ART）可实现病毒抑制，HIV感染者（PWH）仍面临神经认知损伤、神经炎症以及治疗中断后病毒反弹风险增加。中枢神经系统（CNS）虽被认为是HIV储存库，但在治愈策略中常未被充分考量。
近期发现
HIV DNA和持续病毒转录在经ART抑制的PWH的CNS中持续存在，可能促进神经炎症和神经认知功能障碍。HIV治愈策略，包括潜伏逆转/促进剂（LRAs/LPAs）、广谱中和抗体（bNAbs）及其他方法，具有不同程度的CNS穿透性、疗效和潜在神经毒性。因此，旨在沉默或清除HIV储存库的干预措施需要同时监测储存库靶向疗效和神经系统不良效应。
总结
HIV治愈研究需要更多考虑CNS穿透性、靶向CNS储存库的疗效和神经毒性。开发可最大限度减少神经系统不良效应的CNS包容性策略，可能是实现HIV治愈的重要步骤。
Introduction
有效的抗逆转录病毒治疗（ART）已使HIV成为可管理的慢性感染，但治疗不能治愈且不能清除持续存在的病毒，因此需终身维持ART抑制。PWH的HIV相关合并症风险和发生率升高，包括心血管疾病（CVD）、骨与代谢疾病、肾脏疾病、恶性肿瘤以及神经认知疾病。HIV感染CNS仍是治愈研究的主要挑战，原因包括CNS难以采样、储存库细胞类型多样、血脑屏障（BBB）限制免疫监视和治疗递送。治愈策略应减少全身包括脑内的残余病毒活性和炎症，避免治疗诱导的神经元损伤，并维持神经系统健康。
Considerations for Directly Targeting HIV Persistence in the CNS
The CNS is a Unique and Heterogeneous HIV Reservoir
尽管ART可使血液病毒抑制，CNS仍是异质性HIV持续存在部位。经ART抑制PWH的脑实质组织HIV DNA储存库估计为2.53和4.08 copies/10
6 cells。HIV主要持续于驻留小胶质细胞和血管周巨噬细胞，也低水平存在于星形胶质细胞和周细胞，并可能涉及BBB受损时浸润的HIV感染CD4
+ T细胞。CNS细胞在寿命、定位、转录调控、炎症反应性和免疫清除敏感性方面不同，因此针对潜伏感染CD4
+ T细胞的策略对脑内髓系储存库可能作用有限。治愈策略需高细胞精度靶向髓系细胞，避免对邻近未感染神经元的毒性脱靶效应，并考虑局部神经免疫环境。
Relevance of Defective HIV Proviruses
缺陷HIV前病毒可能是脑内持续神经病理的重要贡献者。多数CNS整合HIV基因组为非完整且可能复制缺陷，但部分缺陷基因组保留转录活性并可产生HIV蛋白，激活抗病毒和炎症通路。在CNS中，即使低水平胶质激活或病毒产物暴露也可改变突触和神经元健康，因此前病毒无需具备反弹能力即可具有临床意义。
Anatomical Distribution
HIV在脑区和脑脊液（CSF）空间分布高度异质。尸检组织显示，额叶皮质、基底节和枕叶皮质等区域的潜伏病毒播种和病毒DNA载量差异显著。治疗干预需实现广泛、均匀穿透，避免区域组织口袋或免疫豁免庇护所逃逸清除。
Brain Penetration
脑HIV储存库在解剖和表型上多样。治疗药物必须穿过BBB和脉络丛，在脑组织中达到治疗浓度。传统小分子药物、bNAbs和基因编辑载体在脑内生物利用度差，CSF和脑实质水平显著低于血浆。脂质纳米颗粒、细胞穿透肽、脑穿梭生物制剂和优化腺相关病毒载体（如AAV9）等递送策略正在研究中，但在HIV背景下仍需深入认识。
Neurological Safety
CNS是免疫学上精细脆弱部位，标准病毒清除机制可能加剧HIV相关神经炎症并造成不可逆损伤。“激活并杀灭（shock and kill）”结合分析性治疗中断及潜伏逆转剂（LRAs）如disulfiram和vorinostat，存在释放神经毒性病毒蛋白Tat和gp120的风险，可能加重神经认知损伤。JAK/STAT抑制剂baricitinib和ruxolitinib在体外和人性化动物模型中显示前景，且PWH中神经毒性证据有限；baricitinib正在临床评估对CNS储存库的影响。安全的治愈方法必须平衡储存库减少与预防永久认知或结构性脑损伤，使表观遗传沉默（“阻断并锁定（block and lock）”）等替代策略具有吸引力。
Strategies that Directly Target HIV
Reactivate and Eliminate
“激活并杀灭”策略通过再激活潜伏HIV表达，并随后通过病毒细胞病变效应或免疫介导清除去除活化感染细胞。理论上，这可激活CNS驻留细胞中沉默前病毒，尤其是髓系细胞群，但其行为不同于外周T细胞储存库。脑小胶质细胞在长期ART抑制期间持续感染具复制能力的巨噬细胞嗜性HIV和缺陷HIV。小胶质细胞中HIV潜伏受CoREST/HDAC抑制和TLR3/IRF3先天免疫信号等表观遗传通路调控，与CD4
+ T细胞储存库不同。选择性组蛋白脱巴豆酰化抑制剂citarinostat可诱导来自PWH或SIV感染NHP的潜伏感染CD4
+ T细胞或小胶质细胞中HIV转录。小胶质细胞中HIV激活可启动细胞串扰驱动的病理环路，损伤邻近神经元并导致树突结构丢失；星形胶质细胞谷氨酸摄取受损可致兴奋性毒性。某些LRAs本身即可诱导星形胶质细胞促炎细胞因子和补体上调。因此，无有效CNS靶向“杀灭”时，CNS内潜伏HIV再激活不太可能减少储存库，并可能造成CNS损害。
Long Term Silencing
“阻断并锁定”策略重点是通过潜伏促进剂（LPAs）实现HIV长期转录抑制，而非诱导再激活。该策略在脑内尤其有吸引力，因为减少病毒RNA和蛋白可降低反弹潜力并减轻慢性炎症。BRD4选择性调节剂和dCas9–KRAB可在小胶质细胞和髓系细胞模型中抑制HIV转录。Tat抑制剂didehydro-cortistatin A可抑制ART抑制PWH的潜伏感染CD4
+ T细胞中转录，并抑制人性化小鼠脑内病毒RNA反弹。RNA Pol II中介激酶CDK8和CDK19抑制剂可损害其向HIV LTR募集，但尚未在脑细胞验证。缺陷HIV基因组产生的含内含子HIV RNA可驱动小胶质细胞和髓系细胞干扰素信号。持久抑制病毒产物而非物理清除前病毒可能具有治疗和功能性治愈价值，但能否在长寿命脑细胞中维持，尤其面对炎症信号再激活和衰老所致表观遗传不稳定，仍需考虑。
Proviral Inactivation or Removal
基因编辑和前病毒失活策略旨在通过靶向切除、破坏必需病毒序列或永久阻断前病毒表达提供更确定干预。在ART治疗的SIV感染猕猴中，全身递送AAV9-CRISPR/Cas9可在多个组织包括脑内产生靶向前病毒切除，但脑内进入低于外周。靶向CCR5和HIV-1 L-Gag区域的CRISPR编辑在58%治疗人性化小鼠中清除CNS组织可检测前病毒DNA。尽管有前景，CNS递送和安全性要求严格；AAV治疗后有儿童发生神经上皮肿瘤的报道，凸显持续审查必要性。编辑策略需到达相关细胞类型和解剖位点，同时减少脱靶效应、炎症和毒性。工程化AAV衣壳在脑区髓系细胞转导差异提示标准全身载体可能无法进入小胶质细胞或血管周巨噬细胞储存库。动物模型提供脑内前病毒DNA清除概念验证，但安全性、递送、疗效和监管障碍使短期临床应用可能性低。
Immune-Mediated Clearance
外周bNAbs、治疗性疫苗、工程化细胞治疗和先天免疫治疗可增强识别、靶向和清除HIV感染细胞。bNAbs可通过FcγRI阳性单核效应细胞触发抗体依赖细胞介导细胞毒性（ADCC），Fc工程化修饰如去岩藻糖基化和GASDALIE突变可增强ADCC和抗体依赖细胞介导吞噬（ADCP）。这些策略常需与潜伏逆转等增加抗原可见性的方法联用。CNS免疫清除面临额外问题：抗体和效应细胞进入受BBB限制，CNS感染细胞抗原表达低，炎症性杀灭可能损伤神经组织，免疫效应细胞进入脑内可能在病毒清除前增强脑炎。驻留髓系储存库需不同于CD4 T细胞的识别和清除机制。CAR-T细胞可到达并激活CNS髓系区室，但可能增强炎症。
Strategies that Do Not Directly Target HIV
Modulating Neuroinflammation
即使有效ART，残余HIV转录所致持续小胶质细胞激活仍驱动神经元功能障碍。SIV感染猕猴中，活化小胶质细胞CSF1R上调与氧化应激和CNS病理相关；CSF1R激酶抑制剂BLZ945可减少血管周巨噬细胞和脑内病毒DNA，但未影响小胶质细胞。HIV RNA结合小胶质细胞TLR7/8，经IRAK1驱动TRAF6/TAK1依赖性细胞因子释放；Tat增强星形胶质细胞P2Y4信号，触发NF-κB和ERK依赖性IL-6及海马神经元凋亡。JAK 1/2抑制剂baricitinib在鼠模型中减少CNS感染髓系细胞并改善神经认知结局。TLR3刺激小胶质细胞可通过IRF3募集至LTR再激活潜伏HIV，将神经炎症与前病毒转录联系。IRAK1抑制剂或Nurr1激动剂可诱导表观遗传沉默并抑制炎症基因。实现CNS免疫稳态需限制致病性激活并保留神经保护功能。
Restoring Barrier Function and Therapeutic Access
HIV gp120和Tat通过CCR5介导PKC激活和氧化MMP驱动降解破坏紧密连接蛋白ZO-1、occludin和claudin-5，增加BBB通透性和单核细胞进入CNS。可溶性CD40L进一步下调claudin-5，提示外周免疫信号驱动CNS进入和继发损伤。PPARα和PPARγ激动剂通过抑制内皮MMP和蛋白酶体通路减轻紧密连接丢失。ApoE受体靶向纳米NRTIs增强脑内抗病毒活性且神经毒性低，表明配体导向纳米平台可穿过BBB。恢复BBB功能与允许治疗进入是不同但互补的目标。
Neuroprotection and Brain Circuit Repair
感染髓系细胞和HIV蛋白通过重叠机制驱动神经元损伤。Tat和分泌型gp120引起神经元DRP1依赖性线粒体碎片化和ROS积累，导致树突退化；感染巨噬细胞促进氧化应激，导致谷氨酸释放和兴奋性毒性神经元死亡。神经元和突触CNS健康指标应成为治愈干预核心目标。富马酸二甲酯抑制巨噬细胞中HIV复制并增强HO-1抗氧化反应，减少体外神经毒性。在脑内蓄积并递送抗逆转录病毒药物和抗氧化剂的纳米颗粒可在EcoHIV小鼠中减少CNS HIV负荷、氧化应激和神经炎症，扩大直接储存库靶向干预的安全窗口。
Reducing Systemic Contributors to CNS Vulnerability
PWH的CNS风险还受血管疾病、代谢功能障碍、衰老和慢性免疫激活等系统性驱动因素影响。亚临床颈动脉内膜-中层厚度是ART抑制男性精神运动速度和记忆功能受损的独立预测因子，提示HIV慢性炎症和代谢改变导致血管损伤与直接病毒损伤并行。暴露后数天内CSF中即可检测HIV RNA，急性感染期间CSF CD4
+ T细胞中活跃病毒转录与局部炎症信号相关。急性感染期间启动ART可在24周内使CSF neopterin、CXCL10和CCL2正常化，并将CSF抗HIV抗体滴度较慢性治疗感染降低约43倍。非人灵长类研究显示早期HIV感染相关肠道功能障碍与神经炎症相关。减轻血管损伤、代谢失调或系统性免疫激活可能减少维持CNS病毒持续存在和放大神经元损伤的生物学环境。
Combination Strategies are Likely to be Necessary
实现CNS包容性治愈最合理路径是理性联合方案而非单一干预。核心问题不仅是哪种疗法靶向HIV，还包括何种干预序列能保护神经系统安全。可能需要分阶段模型：先稳定神经免疫环境并优化递送，再抑制、暴露或失活持续病毒，最后在监测CNS炎症和神经元应激下实现受控清除。在已受损CNS中先稳定环境再实施强效储存库扰动干预可能更安全。
Preclinical Models Must Become More CNS Relevant
HIV治愈策略进展需要能评估脑储存库生物学细微差别的模型。外周潜伏模型不能充分重建脑驻留髓系细胞、BBB生物学、胶质-神经元串扰及低水平病毒表达对神经健康的影响。诱导多能干细胞衍生（iPSC）小胶质细胞、星形胶质细胞和神经元可生成多细胞组装体和类器官，但受细胞组成、结构、生长动力学和寿命限制；人脑类器官可长期培养至5年并成熟。离体器官型脑模型和成人脑组织培养可扩展3D结构和细胞组成，并允许存在或不存在ART时离体感染。SIV或猴-人免疫缺陷病毒（SHIV）非人灵长类模型提供储存库分布、药理学和神经免疫反应数据，但所有系统均有局限。理解血液和CNS储存库病毒、LTR序列、可诱导性、炎症反应性和沉默敏感性，有助于区分反弹相关与缺陷但转录活跃基因组。外周HIV活动可影响神经炎症，因此靶向外周储存库的治愈策略也会影响CNS。
Endpoints for CNS-Inclusive Cure Studies
外周HIV储存库大小、活性和炎症指标仍必不可少，但不足以确立CNS疗效或安全性。CNS难以直接采样，且无CNS感染、储存库活性或神经炎症金标准生物标志物。神经影像和认知量表可提供影响和神经毒性临床证据，CSF储存库大小、病毒转录本和神经炎症可作为替代指标。治愈研究应从早期纳入CNS相关终点。病毒学终点包括CSF中细胞相关HIV DNA和RNA；安全性终点包括神经系统症状、神经精神效应、CSF炎症、治疗相关免疫激活和神经元损伤证据；神经生物学终点包括神经元和胶质损伤标志物、影像学、突触或代谢指标及纵向认知评估；功能性治愈终点包括仔细监测治疗中断期间反弹，并结合CNS结局而非仅血浆病毒学解释。系统性储存库标志物减少而无CNS结局改善，可能不代表对脑有意义的进展。抑制病毒转录、减少神经炎症并保护脑健康的干预，即使未清除每个整合前病毒，也可能具有治疗价值。
Priorities for the Field
该领域关键优先事项包括：明确哪些CNS相关感染细胞群和前病毒状态与反弹、慢性炎症和神经损伤相关；确定缺陷但具转录活性前病毒对胶质激活或神经元功能障碍的贡献；开发保留细胞特异性和强安全裕度的CNS友好递送系统；从一开始将神经元、胶质和神经免疫终点纳入储存库靶向研究；测试减少病毒持续存在同时保留或恢复CNS健康的联合策略。
Conclusions
总之，HIV治愈最终必须跨组织、细胞类型和生物学时间尺度发挥作用。在CNS中，成功干预可能不仅需要清除具复制能力病毒，还可能需要沉默有害病毒转录、恢复更健康神经免疫环境，并保护尽管全身病毒抑制仍易受损的神经系统。
