2024年2月29日,美国圣路易斯华盛顿大学(WUSTL)单梁教授课题组在Cell上发表了题为The CARD8 inflammasome dictates HIV/SIV pathogenesis and disease progression的文章,揭示了CARD8炎症小体在HIV感染中的关键作用。
HIV蛋白酶通过切割CARD8蛋白的N端而释放具有功能活性C端的UPA-CARD domain,从而激活caspase 1和细胞焦亡。该研究探索了不同灵长类动物的CARD8炎症小体功能。通过基因组序列分析,他们发现CARD8存在于绝大多数脊椎动物中,并且功能区UPA-CARD domain的蛋白质序列高度保守。令人惊讶的是,非洲灵长类动物CARD8的CARD domain含有功能缺失突变,并且不同种类的非洲猴CARD8携带的突变各不相同。比如非洲乌白眉猴CARD8的CARD domain含移码突变,而非洲绿猴的CARD domain几乎完全丢失。
当来源于致病性宿主的CD4+ T淋巴细胞暴露于HIV/SIV时,病毒颗粒中的蛋白水解酶可被迅速导入胞内,导致CARD8炎症小体活化和细胞焦亡。整个过程只需不超过六个小时,而且细胞并不需要被病毒感染,这也解释了为什么临床上观察到死亡的CD4+ T淋巴细胞中不含有病毒的核酸或蛋白。不同于致病性宿主, 当来源于天然宿主的CD4 T淋巴细胞暴露于SIV病毒颗粒中时,CARD8炎症小体的功能缺失避免了细胞焦亡的发生。
为了寻找体内证据, 作者们把CARD8基因敲除的人类造血干细胞移植到免疫缺陷小鼠体内,建立了CARD8缺失的人源化免疫系统。和对照组相比,CARD8缺失的人源化小鼠在感染后具有更高的HIV滴度,然而CD4+ T淋巴细胞的丢失显著减慢,CARD8缺失小鼠各个器官里的CD4+ T淋巴细胞数量都显著高于对照组,进一步证实了CARD8炎症小体是造成HIV感染患者体内CD4+ T淋巴细胞丢失的主要原因。
可以说,人类的免疫应答加速且加深了HIV的致病性,而SIV的天然宿主经过长期进化,筛选得到了对SIV产生免疫耐受的基因突变。这项研究不仅给40多年来围绕着艾滋病发病机理的谜团提供了最有力的解释,也为如何更好的保护或恢复患者体内的CD4+ T淋巴细胞提供了方向。虽然针对HIV的鸡尾酒疗法已经被证明可以高效阻断病毒复制,但是相当一部分患者的CD4+ T淋巴细胞在治疗后仍然无法恢复到正常水平。在鸡尾酒疗法的基础上辅以拮抗CARD8功能的药物可能会是一种有助于免疫系统功能重建的新型策略。