《Biomolecules》：Engineering Protein-Based HIV Entry Inhibitors: Advances, Challenges, and Translational Strategies
人类免疫缺陷病毒（HIV）是一种具有显著遗传多样化能力的包膜病毒，能够快速逃逸宿主免疫应答和治疗干预。尽管全球范围内进行了广泛努力，但由于病毒的高度遗传变异性和抗原多样性，有效疫苗的开发仍然难以实现。因此，大量研究致力于开发靶向病毒进入、逆转录酶、整合酶、蛋白酶以及最近靶向衣壳的治疗药物。虽然抗逆转录病毒治疗（ART）仍是HIV治疗的基石，但它面临着包括耐药性、不良副作用以及可及性和可负担性限制在内的挑战。靶向病毒进入具有独特优势，可在病毒生命周期的最早阶段阻断感染，并能中和游离病毒粒子，在某些情况下还能通过Fc介导的途径清除HIV感染的细胞。本综述重点介绍了在临床前研究中显示出疗效的、有前景的基于蛋白质的HIV进入抑制剂，并讨论了当前为优化其价态、亲合力、特异性、血清半衰期、效应功能和生产平台以提升其治疗潜力和经济可行性的持续努力。
1. 引言
尽管HIV预防和治疗取得了显著进展，HIV-1仍对全球公共卫生构成重大挑战，目前全球约有近4000万感染该病毒。虽然2024年估计有130万人感染HIV，较2010年新感染病例减少40%，较1995年疫情高峰下降61%，但HIV的全球负担依然巨大。过去四十年，科学突破已将HIV感染从致命性疾病转变为可管理的慢性病，抗逆转录病毒治疗（ART）在降低HIV相关发病率和死亡率方面发挥了关键作用。然而，终身治疗需求、耐药性出现、治疗相关毒性以及潜伏病毒库的持续存在，仍然阻碍着实现彻底治愈的努力。这些持续挑战推动了针对HIV生命周期多个阶段的创新治疗策略的开发。至今，美国食品药品监督管理局（FDA）已批准众多治疗HIV的药物，大多数属于ART，即联合两种或更多药物有效抑制HIV感染的方案。这些FDA批准的药物根据作用机制分为九大类：核苷类逆转录酶抑制剂（NRTIs）、非核苷类逆转录酶抑制剂（NNRTIs）、整合酶链转移抑制剂（INSTIs）、蛋白酶抑制剂（PIs）、融合抑制剂（FIs）、CCR5拮抗剂、附着抑制剂、附着后抑制剂和衣壳抑制剂。此外，FDA还认可另外两类：药代动力学增强剂，用于提升现有抗HIV药物的效力；以及固定剂量复方药物，将两种或多种抗逆转录病毒药物整合为单一制剂，以提高抗HIV疗效和患者便利性。这些药物类别大多靶向HIV复制，共同贡献约20种药物进入治疗武器库，而靶向HIV进入的类别仅占较小部分，仅有四种获批药物（表1）。在所有类别中，大多数获批药物是小分子，尽管它们能够穿透HIV感染细胞并有效抑制病毒复制，但受限于半衰期短，因此需要频繁给药。这些药代动力学限制对患者依从性构成重大挑战，而依从性是成功管理HIV的基石。相比之下，当治疗目标从抑制HIV复制转向阻断HIV进入时，基于蛋白质的治疗药物正成为一种特别引人注目的替代方案。与小分子必须渗透宿主细胞才能发挥作用不同，进入抑制剂在细胞外起作用，这种机制更适合较大的生物制剂。蛋白质天然具有更优的药代动力学特征，包括更长的半衰期和更低的给药频率，这直接转化为改善的患者依从性。因此，HIV进入抑制不仅代表一种机制上独特，而且具有战略前景的途径，有望同时应对抗病毒和患者依从性这两个对抗全球HIV流行核心的挑战。
2. 基于蛋白质的HIV-1进入抑制剂
全长抗体是最有效且最安全的HIV-1进入抑制剂之一。除了直接中和HIV-1，抗体还能激活免疫效应功能以清除HIV-1感染细胞。几种抗HIV广谱中和抗体（bnAbs）正处于治疗HIV感染的临床试验中，但尚未获得FDA批准。此前综述已广泛涵盖了抗HIV bnAbs的治疗潜力和临床进展。尽管抗HIV bnAbs显示出有希望的治疗潜力，但它们的大分子量使其生产复杂化，从而增加生产成本。这些限制推动了替代性低分子量基于蛋白质的抑制剂的发展，这些抑制剂保留强效的抗HIV活性和理想的药代动力学特性，进而可能降低制造成本。几种低分子量基于蛋白质的抑制剂已显示出作为下一代HIV-1进入抑制剂的巨大潜力，例如可溶性宿主蛋白、Fab片段、纳米抗体和凝集素（表2）。可溶性宿主蛋白源自内源性宿主因子，通常代表先天免疫系统的组成部分或HIV靶向宿主蛋白的可溶形式；而Fab片段包含抗HIV bnAbs的抗原结合片段，以更小的形式保留其靶特异性。纳米抗体代表了天然存在的最小的抗体衍生抗原结合结构域，结合了高特异性和对空间受限表位的更好可及性。凝集素是碳水化合物结合蛋白，可以利用与高度糖基化的HIV包膜的多价相互作用，实现对HIV进入的有效识别和抑制。下文讨论这些有前景的蛋白质支架的选例。
2.1. 可溶性宿主蛋白
几种可溶性宿主蛋白，以可溶性受体或先天免疫成分为代表，已被证明可阻止HIV-1进入。例子包括可溶性CD4（sCD4）、α-和β-防御素、乳铁蛋白、C1q蛋白，以及结合CD4受体或辅助受体CCR5或CXCR4的配体。与其他宿主蛋白不同，sCD4是HIV特异性的，并且已被广泛研究，因为它专门靶向gp120蛋白上高度保守的CD4结合位点（CD4bs），且HIV-1无法在不付出适应代价的情况下逃逸sCD4。它通过过早触发gp120的瞬时中间状态来灭活HIV-1，从而抑制HIV-1感染。由于它是膜锚定CD4受体的截短形式，它作为竞争性诱饵受体结合gp120，抑制与宿主CD4受体的进一步相互作用。由于所有HIV-1分离株都需要CD4受体来启动感染，基于sCD4的中和作用与HIV-1嗜性无关，即它可以中和CCR5嗜性、CXCR4嗜性和双嗜性分离株。Haim等人表明，sCD4在CD4
+CCR5
+ CfTH2细胞中以纳摩尔浓度抑制HIV感染，然而，在CD4
-CCR5
+ CfTH2细胞中，sCD4出人意料地增强了HIV感染性，可能是通过促进HIV附着。sCD4已经通过多种方式工程化以改善其功能性和稳定性（表2）。此外，sCD4与HIV-1 gp120的结合诱导gp120/gp41的构象变化，暴露gp41上的隐藏表位，使其可被抗gp41抗体和肽识别。这种机制使得sCD4-FIT45等偶联物比sCD4本身具有更好的HIV-1中和特性。因此，sCD4主要作为联合疗法或与其他活性抗HIV候选物的融合蛋白进行探索。
2.2. Fab片段
源自全长抗体抗原结合结构域的Fab片段具有多种优势。由于尺寸小，Fab片段显示出更好的组织穿透性和对隐秘表位的可及性，更低的非特异性和免疫原性，并且比全长抗体更容易生产；然而，它们不能引发Fc介导的免疫效应反应。一些源自bnAbs的Fab片段被证明保留了gp120结合能力和HIV-1中和活性，包括2G12Fab和b12Fab。尽管b12Fab与b12-IgG相比，HIV中和效力降低了10倍，但b12Fab在纳摩尔范围内保留HIV中和能力表明，二价性以及由此产生的多价相互作用对于b12 IgG并非必需。同样值得注意，b12Fab在HIV-1感染中显示出进入后抑制，而b12-IgG1抑制初级融合-脱壳机制。因此，相同的Fab区域在与其亲本IgG1分离后可能通过不同机制发挥作用。对于其他Fab片段，例如2G12Fab，需要多价相互作用的域交换IgG架构的移除损害了其抗HIV效力。因此，Fab片段主要用于获得关于HIV-1 gp120与bnAbs之间相互作用的结构见解，而非作为治疗药物探索。
2.3. 纳米抗体
纳米抗体最近已成为多功能且有前景的治疗药物。它们是独特的抗体片段，具有小分子量（约15 kDa），同时保留通常与常规抗体相关的高亲和力和特异性。源自骆驼科动物中仅重链抗体的可变结构域，纳米抗体拥有卓越的生物物理特性，使其能够进入全长抗体通常无法触及的隐秘或空间受限表位。这些优势引起了在诊断、成像和治疗开发中的应用兴趣。几种纳米抗体通过靶向宿主受体或HIV-1 gp120或gp41蛋白，作为附着前和附着后进入抑制剂、CCR5拮抗剂或融合抑制剂，展现了强效的抗HIV活性（表2）。
Nb457是一种从CD4免疫羊驼中分离的强效抗CD4纳米抗体，在附着前阶段表现出广谱HIV-1抑制活性。其抗HIV作用是通过诱导CD4受体的构象变化来阻碍病毒进入介导的。为了增强其药代动力学特性，Nb457已被工程化为Fc融合和异三聚体白蛋白结合形式（Nb457-NbHSA-Nb457）。值得注意的是，三聚体构建体在人源化小鼠模型中实现了完全HIV中和，而Fc融合变体表现出显著抗病毒活性，但即使在较高剂量下也未达到完全保护。几种纳米抗体，包括J3、3E3、A12、JM和B9，靶向HIV-1 gp120包膜糖蛋白上高度保守的CD4结合位点。其中，J3是表征最广泛的，展现出卓越的中和广度和效力。结构研究表明，J3模拟CD4受体与预融合闭合三聚体在CD4识别主要位点以及次级四级位点的结合。将J3工程化为二价、三价和Fc融合形式，进一步增强了其与单价形式相比的中和活性。类似地，3E3、A12、JM和B9已显示出广泛且强效的HIV-1中和特性。除了抗病毒活性，J3、3E3和B9已被证明可选择性靶向表达gp120的肿瘤，背景信号极低，它们被标记
18F用于成像表达gp120的肿瘤。尽管这些候选物在体外显示出超强效和HIV特异性活性，但迄今进行的少数体内研究对其作为抗HIV候选物的潜力仍留有疑问。
其他靶向HIV-1 gp120包膜糖蛋白上保守表位的纳米抗体也有报道。例如，1F10结合V3环上的HR1，2H10结合MPER，2E7结合gp41上的HR1。然而，这些纳米抗体的抗病毒效力通常低于靶向CD4结合位点的纳米抗体。因此，将这些纳米抗体与其他抗病毒模式结合的策略可能增强其治疗疗效并拓宽其作为HIV-1进入抑制剂的用途。
另一种有前景的宿主靶向策略涉及CD9，它是四跨膜蛋白家族成员，参与膜融合过程。CD9在合胞体形成中发挥重要作用，最终导致病毒细胞间传播和病毒释放；因此，阻断CD9可能阻碍这些过程。最近，从CD9免疫羊驼产生的纳米抗体T2C001和T2C002被证明以低纳摩尔亲和力结合CD9。尽管它们不直接阻断HIV-1进入，但通过阻断CD9，它们显著抑制了病毒诱导的合胞体形成，并减少了T细胞和单核细胞衍生巨噬细胞中的病毒复制。这些发现强调了靶向宿主因子以补充现有抗逆转录病毒策略的治疗潜力。
创新的生物偶联方法进一步扩展了纳米抗体在HIV治疗中的用途。将融合抑制剂肽C34与靶向CD4或CXCR4的纳米抗体（如3F11、CD4b1和281F12）偶联，通过将C34选择性递送至易感CD4
+ T细胞，使抗病毒效力提高了约10000倍。这些策略强调了基于纳米抗体的平台在开发下一代抗HIV治疗药物中日益增长的作用。
尽管已鉴定出众多靶向HIV的纳米抗体，但迄今为止只有一种进入临床前评估（表3）。需要进一步努力将这些有前景的候选物推进到临床开发阶段，作为有效的HIV预防和治疗药物。发现新型抗HIV-1纳米抗体仍有大量机会。持续努力鉴定、工程化和全面评估此类候选物，将为推进基于纳米抗体的治疗药物作为HIV预防和治疗的有前景干预措施提供坚实基础。
2.4. 凝集素
凝集素构成了一个庞大且普遍存在的碳水化合物结合蛋白超家族，涵盖所有生命领域中的数千个成员。尽管已鉴定出数千种，但只有少数，如griffithsin（GRFT）、cyanovirin N（CV-N）、actinohivin（AH）、香蕉凝集素（BanLec）、伴刀豆球蛋白A（ConA）和microvirin（MVN），已成为领先的抗病毒候选物。这些凝集素与HIV gp120上高甘露糖聚糖之间的多价相互作用导致亚纳摩尔级的结合和HIV中和效力。所有这些凝集素都作为附着前HIV进入抑制剂发挥作用（表2）。下文讨论了一些经过充分研究和表征的凝集素，它们不仅有望开发为局部杀微生物剂，而且有望成为成功的预防和治疗药物。
GRFT是一种源自红藻Griffithsia sp.的凝集素，具有独特的结构域交换二聚体结构，带有β-棱柱折叠，每个单体有三个糖结合口袋。它以其与HIV gp120表面甘露糖丰富聚糖的多价相互作用和亚纳摩尔结合亲和力而得到充分表征。GRFT的gp120结合能力很好地转化为其HIV中和效力，通过抑制HIV gp120与CD4
+ T细胞上宿主受体之间的相互作用来阻断HIV进入。GRFT的这种抗HIV效力源于其二聚体性质和C(3)-对称核心，因为GRFT的单体化降低了其抗HIV效力，而C(3)-对称核心的突变也影响GRFT的抗HIV效力。GRFT的抗HIV效力已在体外和体内作为局部杀微生物剂和预防剂得到证实（表3）。此外，多项研究表明GRFT既不诱导细胞毒性，也不具有任何有丝分裂原效应，强调了其作为应对HIV感染的预防和治疗候选物的前景。
CV-N是一种从Nostoc ellipsosporum中分离的强效抗HIV凝集素，是一种11 kDa的单体蛋白，具有两个糖结合口袋，通过结合HIV gp120上的高甘露糖寡糖，以低纳摩尔浓度中和多种HIV毒株。将CV-N工程化为二聚体（CVN2）以增加碳水化合物结合位点，与CV-N相比，HIV中和作用增强了多达18倍。CV-N在体外和体内测试时均不诱导细胞毒性。CV-N已在阴道攻击模型中作为局部杀微生物剂测试其体内抗HIV效力，其中经CV-N处理的雌性猕猴暴露于致病性嵌合SIV/HIV-1病毒SHIV89.6P。CV-N给药提供了约80%的保护。由于CV-N在无不良效应的情况下显示出有前景的抗HIV效力，它有潜力在局部杀微生物剂之外进行进一步探索。
AH是从放线菌菌株K97-0003（Longispora albida）的培养滤液中分离的，是一种单体凝集素，分子量为12.5 kDa，以三个内部重复片段为特征，每个片段都有一个糖结合口袋。由于这一特性，AH通过多价相互作用对高密度高甘露糖型聚糖表现出强亲和力，使其对gp120高度特异，这与CV-N不同，CV-N不区分低密度和高密度高甘露糖型聚糖，并且已被报道结合某些宿主糖蛋白。AH在MT-4细胞中抑制HIV-1
IIIB的细胞病变效应，并阻止未感染T细胞和巨噬细胞以及持续感染HIV-1的HuT-78细胞与未感染CD4
+ T淋巴细胞共培养中的合胞体形成。AH进一步抑制病毒向CD4
+ T细胞的传播，缺乏有丝分裂原活性，并且不导致外周血单核细胞中细胞因子或趋化因子的分泌，这是一个有前景的进一步开发特征。
BanLec是一种二聚体蛋白，包含两个相同的15 kDa亚基，每个亚基有两个糖结合口袋。它通过双齿相互作用结合gp120上存在的高甘露糖聚糖，导致HIV中和。它在溶液中以四聚体形式存在，其糖结合位点很好地定位以最佳靶向gp120上的聚糖，结合双齿结合导致具有增强亲合力的HIV中和。BanLec显示出广谱抗HIV活性，中和了具有不同嗜性的多种HIV-1毒株。其抗HIV活性与其他强效凝集素（如GRFT）相当。虽然野生型BanLec具有有丝分裂原性，但工程化的BanLec H84T突变体的有丝分裂原性显著低于野生型，并保留了其抗HIV效力。
ConA是一种从Canavalia ensiformis中分离的同源四聚体凝集素，结合HIV gp120展示的甘露糖丰富聚糖。它显示出与来自四种不同HIV毒株的gp120蛋白的结合，表明其对糖基化位点的突变不太敏感。然而，有报道称存在ConA耐药的HIV-1毒株。此外，ConA已显示出有丝分裂原效应和对肝细胞的细胞毒性，这使其作为抗HIV药物的应用不确定，除非通过工程化消除其细胞毒性并保留抗HIV效力。
MVN是一种从蓝细菌Microcystis aeruginosa中分离的单体凝集素，结合HIV gp120上的高甘露糖聚糖。它表现出对多种嗜性HIV-1毒株的抗病毒活性，抑制合胞体形成，并阻断感染和未感染T细胞之间的病毒传播。尽管长期暴露可以选择出MVN耐药的HIV-1变体，但这些毒株仍对其他聚糖结合凝集素（如CV-N）敏感。值得注意的是，MVN未显示出可检测的免疫刺激活性或细胞毒性，支持其作为HIV预防和治疗候选物的潜力。
还有其他一些凝集素，如雪花莲凝集素（GNA）、Microcystis viridis凝集素（MVL）、Oscillatoria agardhii凝集素（OAA）、scytovirin（SVN），从植物、蓝细菌和藻类中分离，具有亚纳摩尔级的抗HIV效力，但尚未进一步探索其安全性以及作为局部杀微生物剂和预防及治疗应用的用途。虽然大多数凝集素具有免疫原性，引发对其安全性的担忧，但由于其蛋白质性质，可以对这类强效抗HIV凝集素进行工程化，使其在使用时安全，同时保留其抗HIV效力。
总体而言，每一类基于蛋白质的HIV进入抑制剂在抗病毒活性和与治疗开发相关的特性之间提供了独特的平衡。纳米抗体将强效的靶标识别与对空间受限表位的卓越可及性以及高效生产相结合，但尺寸小可能导致快速全身清除。凝集素受益于对高度糖基化的HIV包膜的多价识别，并可能表现出广谱抗病毒活性，尽管免疫原性和脱靶聚糖相互作用仍然是重要问题。Fab片段以更小的形式保留了其亲本bnAbs的特异性和中和特性，但缺乏Fc介导的效应功能，并且通常表现出较短的血清持久性。可溶性宿主蛋白可能提供良好的生物相容性和低免疫原性，尽管其抗病毒效力和药代动力学特性差异很大。因此，没有任何单一平台是普遍优越的，未来的临床成功很可能取决于通过合理的蛋白质工程平衡抗HIV效力、药代动力学、安全性和生产可行性。
3. 提高HIV中和效力的策略
在HIV进入抑制中，靶标结合的强度是中效力的关键决定因素。初始靶标识别由抑制剂的内在亲和力和特异性，特别是其互补位对其同源表位的亲和力决定。从HIV感染者中分离出的几种bnAbs表现出卓越的中和活性，并靶向病毒包膜糖蛋白的保守区域，包括CD4结合位点、V1/V2顶端和富含聚糖的V3区域。然而，bnAbs相对罕见，因为它们的保守表位通常被周围的聚糖、邻近残基和包膜三聚体的四级结构所屏蔽。尽管存在这些挑战，旨在引发bnAbs的创新策略仍在推进。对gp120和包膜三聚体与中和抗体复合物的广泛结构研究阐明了有效HIV中和的分子决定因素。这些见解为合理设计抑制剂提供了基础，这些抑制剂要么模拟关键的抗体-包膜相互作用，要么直接靶向gp120上的脆弱位点，从而增强抗病毒效力。除了利用抑制剂-靶标复合物的结构信息，结合界面的理性优化已成为改善抗HIV活性的有力策略。例如，结构引导的诱变、X射线晶体学和分子动力学模拟确定了GRFT的保守芳香族核心是其高亲和力聚糖结合和强效抗病毒活性的关键决定因素。该芳香族核心内的突变显著降低了结合亲和力和中和效力，共同强调了其功能重要性。这些发现揭示了一种独特的聚糖识别基序，并为聚糖靶向HIV进入抑制剂的合理工程化提供了框架。
一旦相互作用被优化，价态就成为一个额外且极具影响力的因素，因为增加的价态通过亲合力效应增强了整体结合强度。这一原理已在多种蛋白质支架上成功应用。例如，天然单价纳米抗体已被工程化为多价形式以改善亲合力和中和效力。在抗HIV纳米抗体中，J3已成为迄今为止描述的最有效的一种，其工程化的二价、三价和Fc融合J3形式与单价形式相比，展现出更优的HIV中和。类似地，抗CD4纳米抗体Nb457已被工程化为Fc融合物和包含人血清白蛋白结合纳米抗体的三聚体构建体（Nb457-NbHSA-Nb457），两种多价形式相对于单价Nb457均表现出增强的HIV中和。在将单价形式转化为多价形式时，连接各个结合结构域的连接子设计起着关键作用，因为连接子长度和灵活性强烈影响多价结合的功效。连接子动力学可以决定是同时还是顺序实现表位结合，从而调节亲合力和功能效力。例如，2H10是一种靶向HIV gp41膜近端外部区域（MPER）的纳米抗体，被工程化为使用15或17个残基的甘氨酸-丝氨酸（GS）连接子的二价形式，从而增强了HIV中和效力和广度。这个例子说明了如何通过合理的价态和连接子工程，将相对较弱的单价纳米抗体转化为更有效的抑制剂。另一种增强中和活性的策略涉及使用双特异性形式，其中两种靶向不同病毒表位的纳米抗体被组合在单个构建体中。通过这种方法，Matz等人通过融合靶向HIV gp120的CD4和辅助受体结合位点的JM2、JM3、JM4和JM5，生成了双特异性纳米抗体。值得注意的是，JM5×2和JM5×3双特异性构建体在HIV中和试验中优于其相应的单价和二价形式。
类似地，源自抗HIV纳米抗体或小蛋白的Fc融合蛋白，通常是二价的，已被进一步工程化为多特异性形式，以同时参与多个表位，无论是在同一靶标上还是在不同靶标上（表2）。一个显著的例子是sCD4，一个已被广泛表征其HIV中和潜力但未在单价形式下取得临床成功的结构域。将sCD4重新工程化为Fc融合蛋白以及多价双特异性IgG构建体，与亲本sCD4结构域相比，产生了显著增强的HIV中和效力和广度。总的来说，这些研究强调了互补位、价态、连接子架构和表位特异性的合理工程如何能够产生具有显著改善的HIV中和效力和广度的基于蛋白质的抑制剂。
4. 延长半衰期的策略
血清半衰期是HIV进入抑制剂设计中的一个关键考虑因素，因为延长的全身暴露影响给药频率、保护持久性和整体临床可行性。已经探索了多种策略来改善这些抑制剂的药代动力学特征。最直接的方法之一是选择合适的给药途径，这会显著影响全身暴露和持久性。研究表明，静脉内、肌肉内和皮下给药通常比口服给药提供更有利的药代动力学特征。无论给药途径如何，基于蛋白质的抑制剂通常比小分子或肽类表现出更长的循环时间，因为其尺寸较大且肾清除率降低。然而，许多工程化蛋白，特别是那些源自非人类支架的蛋白，仍然表现出次优的药代动力学，并可能引发免疫应答。它们的快速清除可能源于内源性再循环途径的低效参与、免疫原性驱动的清除，或两者兼有。
为了减轻肾清除，已经开发了几种化学修饰和融合策略。聚乙二醇化（PEGylation）是其中一种策略，它增加流体动力学尺寸并保护蛋白质免受蛋白水解降解和免疫识别，从而延长血清半衰期。尽管关于通过PEGylation改善HIV进入抑制剂血清半衰期的报道仅限于一些肽和小分子，但临床环境中抗PEG抗体的出现引发了对该方法长期实用性的担忧。这一担忧促使探索替代融合策略，以产生更具人源化的构建体。因此，大量努力集中在通过将非人类支架与人蛋白或蛋白结构域（如免疫球蛋白（IgG）Fc结构域、人血清白蛋白或转铁蛋白）融合，来降低免疫原性同时改善血清半衰期（表4）。
将治疗蛋白与IgG Fc结构域融合是延长血清半衰期最广泛使用的策略之一。尽管已有14种Fc融合蛋白获得FDA批准，但尚未有用于HIV-1进入抑制的获批。Fc融合促进与新生儿Fc受体（FcRn）的相互作用，从而实现FcRn介导的再循环并保护免受溶酶体降解，从而延长全身暴露并减少给药频率。由于IgG的药代动力学很大程度上由Fc与FcRn之间的pH依赖性相互作用决定，已经开发了许多Fc工程策略，以增强酸性内体条件下与FcRn的结合，同时保持生理pH下的快速解离。充分表征的例子包括YTE（M252Y/S254T/T256E）和LS（M428L/N434S）变体，两者均在临床前和临床研究中显著延长了血清半衰期。最近，DHS（L309D/Q311H/N434S）变体被证明可作为pH响应性分子开关，进一步增强循环持久性。包括RL（T307R/E380L）和REW（T307R/E380W）在内的其他突变也已改善了FcRn介导的再循环。然而，Fc工程的好处是上下文依赖的，半衰期延长的程度在不同抗体和Fc融合构建体之间可能不同，需要对个别候选物进行经验性优化。
虽然Fc融合对改善药代动力学非常有效，但它也可能引入Fc介导的免疫效应功能，这在某些治疗应用中可能是不希望的。为了解决这一限制，已经开发了几种效应子沉默策略。早期方法侧重于通过NG（N297G）和DANG（D265A/N297G）等突变进行去糖基化，这些突变破坏了N297位点保守的N-连接糖基化位点。类似地，在细菌表达系统中产生的抗体和Fc融合蛋白是去糖基化的，并表现出显著降低的效应功能。然而，单独去糖基化并不能完全消除Fc介导的活性。因此，其他Fc变体，包括LALA（L234A/L235A）、LALA-PG（L234A/L235A/P329G）、FES（L234F/L235E/P331S）和FQQ（L234F/L235Q/K322Q），已被开发以更有效地沉默效应功能。几种含有这些突变的抗体和Fc融合蛋白已进入临床评估。重要的是，将药代动力学增强突变与效应子沉默突变相结合，可以产生同时具有改善药代动力学特性和最小化免疫效应活性的分子。除了直接Fc融合，将抗HIV蛋白与IgG Fc结合肽偶联也被证明可以延长血清半衰期。总的来说，这些进展凸显了基于Fc的工程策略在开发长效HIV进入抑制剂方面的巨大治疗潜力。
在蛋白质生物技术中，并非所有融合构建体都易于表达。在这种情况下，当仅需要增强血清半衰期时，也可以探索白蛋白和转铁蛋白等蛋白。与人血清白蛋白融合或掺入白蛋白结合结构域或纳米抗体，利用了白蛋白天然的长半衰期，这也是通过FcRn依赖性再循环维持的。该策略已被证明对小蛋白支架（如肽和纳米抗体）特别有效，其中白蛋白结合可以在不显著增加分子复杂性或免疫原性的情况下，显著改善药代动力学特征。
另一种有前景的策略是与转铁蛋白融合以增强血清持久性。转铁蛋白是一种丰富的血浆蛋白，具有相对较长的半衰期，并通过转铁蛋白受体（TfR）经历受体介导的再循环，使转铁蛋白融合蛋白能够逃避快速清除。除了延长循环时间，转铁蛋白融合还具有几个优点。它可能促进靶向组织分布，因为TfR在增殖和代谢活跃的细胞上广泛表达。它可以跨越血脑屏障递送药物，并且由于转铁蛋白受体转胞吞作用机制，可以有效地通过口服吸收。到目前为止，在HIV领域只有一篇
