默克制药公司的科学家们首次发表了关于一种常见的非核苷类逆转录酶抑制剂(NNRTI)药物的详细数据，这些药物除了抑制HIV自我复制的能力外，还可能通过使病毒“毒害”它赖以复制的细胞来杀死被HIV感染的细胞。
在病毒生命周期的后期，这些药物会导致构成新一代病毒的蛋白质过早合成，而不是最初抑制逆转录酶。其中一种蛋白质是HIV的蛋白酶，它通常在HIV复制的最后阶段被使用，从被病毒感染的细胞制造的“多蛋白”中剪切出单个病毒成分，就像裁缝从整块布上剪下图案一样。
然而，蛋白酶的过早合成会导致酶剪掉细胞蛋白质，从而形成所谓的炎性体——一种几乎可以炸毁细胞的自毁炸弹。
能够做到这一点的化合物被默克公司称为靶向细胞杀伤激活剂(TACK)。
TACK药物的潜在重要性在于，它们首次提出了一种不依赖于宿主免疫反应的治愈疗法，根据定义，这种疗法只会破坏感染艾滋病毒的细胞。
艾滋病毒是终身的，因为它插入我们DNA中制造新病毒的一些指令隐藏在一群长寿的“中央记忆”细胞中。它们的工作是记住以前的感染，以便免疫系统在它们再次出现时(有时是几十年后)能够迅速做出特异性反应。在那之前，他们一直在等待。免疫系统的记忆能力也是疫苗的基础。被HIV感染的记忆细胞群被称为“HIV储存库”。
治疗艾滋病毒的“踢和杀”策略是使用药物唤醒储存库细胞，刺激它们的活动，从而使它们对免疫系统可见。
起初，人们希望免疫系统能够自行将它们清除，但由于无法做到这一点，现在人们用治疗性疫苗、抗体或修饰的t细胞来消灭它们。问题是，虽然在“踢”储层细胞方面取得了一定的成功，但在实现“杀死”——即储层的收缩——方面却收效甚微。这部分是因为不是所有的储存库细胞都能被一次激活，但主要是因为免疫疗法不能只针对hiv感染的细胞。任何足以杀死所有hiv感染细胞的药物都会杀死大量其他细胞——这是癌症化疗中常见的问题。
TACK药物解决了这个问题，它只使用HIV自身的蛋白质来杀死病毒——因此只针对被HIV感染的细胞。研究人员认为，细胞可能仍然需要被激活，但TACK药物的另一个优势是，它们属于一种药物类别，即NNRTRIs，我们已经对它有了很多了解，可能也可以像常规ART一样使用。
事实上，在我们已经使用的一些NNRTI药物中，包括依非韦伦(efavirenz)和利匹韦林(rilpivirine)，首先发现了TACK的特性。它们似乎增加了激活的hiv感染细胞的死亡率。另一方面，第一种NNRTI，奈韦拉平，完全缺乏这种特性。作者没有评论其他两种nnrti，伊曲维林和多拉韦林，尽管他们指出他们的主要候选药物在化学上与多拉韦林相似。
这个主要的候选化合物目前的研究名称是Pyr01(嘧啶酮，它所属的化学类)。在较小程度上，它和其他nnrti在HIV生活方式的两个阶段起作用。
第一种是所有逆转录酶抑制剂常见的一种。它们干扰了艾滋病毒生命周期的早期“上游”阶段。在病毒进入细胞并脱落其外层后，它的第一个工作是将其遗传物质——制造新病毒的指令——转化为人类细胞可以读取的指令。病毒基因被编码到RNA——一种相当脆弱的分子上。HIV内部的逆转录酶将其转录成更强健的DNA形式。一旦这一步完成，在HIV感染的核心事件中，DNA被整合到宿主细胞的人类DNA中。然后，被破坏的细胞开始制造新的病毒，而不是正常的防御病毒的工作。
当被感染的细胞产生HIV蛋白时，TACK活性发生在生命周期的后半段，即“下游”阶段。在这些蛋白质中有新病毒的新逆转录酶的成分。
逆转录酶是一种复杂的分子，具有多种功能，但要正确完成它的工作，它必须“二聚”，这意味着两个镜像版本的蛋白质配对并粘在一起形成二聚体——一种包含两个相同或相似单元的结构。TACK药物使这一过程发生得太快了——在几个小时内而不是一两天。这引发了一系列的事件，包括HIV蛋白酶的过早产生。然后，蛋白酶不再组装新的病毒，而是帮助组装一种叫做炎性体的蛋白质复合物，这是一种自我毁灭的模块，它会释放出破坏细胞的毒素。
一种新的TACK药物的首个数据
主要候选药物Pyr01的效果如何?在实验室培养皿实验中，它的ART活性——逆转录酶的上游阻断——与依非韦伦相似。它的IC50——减少病毒复制50%所需的浓度——为39.7纳米，接近依非韦伦的IC50(34.1纳米——数值越低，药效越强)。然而，它杀死hiv感染细胞的能力是依非韦伦的100倍(在杀死hiv感染的CD4细胞的能力上是38.4 nM对4006 nM)。它对未感染的细胞没有毒性。
它使HIV RT分子二聚的能力——迫使其过早成熟——是依非韦伦的10倍，在24 nM比210 nM，而且它的能力不受耐药性的影响。然而，最常见的NNRTI耐药突变K103N完全取消了依非韦伦对逆转录酶二聚体的能力，它根本不影响Pyr01。很少有常见的NNRTI耐药突变或突变组合影响Pyr01二聚体的能力，单个突变的IC50增加不超过三倍，而K101E、G190A和Y181C三种耐药突变组合的IC50降低了十倍——这在临床上仍然可能是可控的。
默克公司的科学家们还研究了一种与Pyr01非常相似的化合物，他们称之为Pyr02。尽管它与Pyr01的不同之处在于在其分子中放置了两个原子，但它具有相当弱的ART“上游”效应(其IC50为131nM，尽管仍然比有效药物奈韦拉平(214nM)强)。
但它几乎没有任何能力迫使“下游”逆转录酶过早地采用其二聚体构象。在HIV的逆转录酶分子W401A中有一种自然突变，这意味着它不能二聚化，因此病毒不能复制:但是Pyr01可以克服这一点，仍然强迫二聚化，导致TACK活性，而Pyr02不能。由于Pyr01和Pyr02的化学性质非常相似，但它们的作用却截然不同，这使得科学家们能够“放大”使Pyr01如此有效的特定分子键。
将第一代蛋白酶抑制剂药物因地那韦加入含有感染淋巴细胞和pyr1的细胞培养物中，证实了确实是HIV蛋白酶的过早产生杀死了感染细胞:添加因地那韦使Pyr01的作用失效，细胞没有被杀死。这也表明，如果它们进入临床，TACK药物和蛋白酶抑制剂将不相容。
上述实验是在实验室培养皿中感染了一种缺陷型HIV的细胞上进行的，这种细胞只能进行一个复制周期(这表明Pyr01的作用是迅速、特异性和高效的)。
但研究人员也从艾滋病毒感染者身上提取CD4细胞，直接测量他们的艾滋病毒复制能力。他们从接受抗逆转录病毒治疗的8名志愿者身上提取CD4中枢记忆细胞(不仅仅是含有HIV的细胞)，激活它们，让一些HIV在含有HIV的细胞内复制，给它们注射Pyr01、Pyr02、依非韦伦和奈韦拉平，并测量它们的TACK活性。虽然这证实了依非韦伦具有显著的TACK活性，但样品液中的HIV gag蛋白(一种病毒成分)下降了85%，Pyr 01产生了94%的下降。由于这些样本来自已经接受抗逆转录病毒治疗的受试者，因此进一步抑制HIV gag的产生归因于细胞杀伤活性。
这些受试者的细胞活性不足以产生可计数的HIV感染CD4细胞，因此研究人员还从一个没有病毒抑制的人身上提取了中枢记忆CD4细胞，并用Pyr 01和依非韦伦对其进行治疗，产生了类似的HIV蛋白下降，但HIV感染细胞的下降也可以通过流式细胞术直接计数。相比之下，未感染艾滋病毒的记忆细胞数量没有变化，这表明药物没有杀死这些细胞。
悬而未决的问题
这是对这些有趣的药物及其对HIV逆转录酶的“上游”和“下游”双峰效应的非常早期的临床前研究。还有很多未解之谜。
尽管依非韦伦也显示出TACK活性，但它的效力是它的十分之一，Pyr01对NNRTI抗性突变的易感性要小得多。但另一个原因是，伊非韦伦基本上已经被停药，不再作为TACK药物进一步使用，因为它对神经精神有副作用——失眠、噩梦、头晕和抑郁。这些是否与它的细胞杀伤活性有关?我们需要安全性研究来证明Pyr01和相关的嘧啶类化合物(默克公司已经发现了几种具有类似性质的化合物)是否有类似的副作用，或者它们是否是依非韦伦所独有的。
另一个悬而未决的问题是，TACK药物是否能够“进入”并仅仅通过它们的存在就消灭静止的HIV储存库中的细胞。对于完全潜伏的细胞来说，这似乎不太可能。但好消息是，Pyr01可能会作为一种典型的抗逆转录病毒药物，以及一种TACK药物发挥作用。我们知道抗逆转录病毒疗法仍然允许一定程度的低水平HIV复制进行(这就是为什么抗逆转录病毒疗法的典型病毒载量在2到4拷贝/毫升，而不是零)。但这意味着TACK药物可能能够对任何敢于激活并开始制造病毒蛋白的储库药物发起一场缓慢的暗杀运动，从而加强感染hiv的储库细胞随着时间的推移变得更加潜伏的过程，并可能产生更多的治疗后控制者。
References
Balibar CJ et al. Potent targeted activator of cell kill molecules eliminate cells expressing HIV-1. Science Translational Medicine 15: 684, 2023.