Molecular Therapy｜中国医学科学院何玉先/薛婧团队开发新型HIV融合抑制脂肽，对耐药突变株表现出显著增强的活性

近日，中国医学科学院病原生物学研究所何玉先研究员团队与中国医学科学院医学实验动物研究所薛婧研究员团队合作，在Molecular Therapy期刊发表题为Novel HIV fusion inhibitory lipopeptides exhibit dramatically improved activity against resistant mutants的研究论文。本研究基于前期强效脂肽LP-98开展理性分子优化，获得对耐药突变株活性显著提升的新型HIV融合抑制脂肽，并解析了其抗耐药分子机制，为克服HIV融合抑制剂耐药难题提供了全新候选分子。

◆ 研究背景

抗逆转录病毒治疗（ART）可有效控制HIV感染，但无法彻底清除病毒，患者需终身服药，随之带来耐药累积、药物毒性、依从性下降等现实挑战。HIV膜融合抑制剂靶向gp41蛋白，作用于病毒入侵早期阶段，是抗HIV药物研发的重要方向。T-20（恩夫韦肽）是唯一获FDA批准的HIV融合抑制剂，但存在活性不足、半衰期短和易诱导耐药等局限，并已于2025年2月退市。何玉先团队前期开发的HIV膜融合抑制剂LP-98具有极高的抗病毒活性，在非人灵长类动物模型中展现出优异的治疗、暴露前及暴露后预防效果，但其对T-20等筛选的耐药突变病毒活性明显下降（Cell, 2022; Cell Rep, 2025）。本研究旨在开发具有更强耐药屏障的新型抑制剂。

◆ 主要研究结果

1. 理性设计含NHR口袋结合基序的新型脂肽LP-101和LP-108

为开发对耐药突变病毒活性更强的新型HIV融合抑制剂，研究人员在LP-98的N端引入不同长度的NHR口袋插入氨基酸，设计了LP-101至LP-108系列脂肽。假病毒感染实验显示，仅含单个Ile124的LP-101对HIV-1NL4-3和HIV-1JRFL的IC50分别为0.46 pM和2.26 pM，与LP-98相当或略优；而额外引入Trp120和Trp117的LP-102、LP-103和LP-104活性明显下降。将Ile124替换为缬氨酸或亮氨酸（LP-105、LP-106）以及改变胆固醇偶联策略（LP-107、LP-108）均不影响抗病毒活性。LP-101对HIV-2ROD和HIV-2ST的IC50分别为20.8 pM和10.84 pM，较LP-98提升约2倍；对SIVPBJ毒株，LP-101和LP-108活性较LP-98提升约8倍。

图1. 新型HIV融合抑制脂肽的设计及其抗病毒活性

2. LP 101和LP 108具有广谱高效抑制活性，对HIV耐药突变株展现显著优势

为全面评价LP-101和LP-108的抗病毒活性，研究人员测试了36株涵盖A、B、B′、C、G亚型及A/C、A/E、B/C重组型的HIV-1假病毒。结果显示，LP-98、LP-101和LP-108的平均IC50分别为1.8 pM、1.23 pM和2.57 pM，均表现出超强抑制活性。在耐药突变株评价中，LP-98对T-20、HP23、LP-40和LP-52筛选的突变株存在不同程度交叉耐药，尤其对双突变和三突变株活性大幅下降；而LP-101和LP-108对这些耐药突变株活性显著增强。具体而言，LP-101和LP-108对T-20筛选突变株活性分别较LP-98提升12-131倍和14-304倍，对LP-40筛选突变株提升20-268倍和9-250倍，对LP-52体内筛选的SIV突变株提升144-758倍和147-907倍，表明二者对HIV耐药突变株的效力显著优于LP-98。

图2. 脂肽抑制剂对HIV耐药突变株较野生株的IC₅₀变化倍数

3. 药代动力学和安全性评价表明LP 101具备良好成药潜力

鉴于LP-101对多种HIV亚型的活性约为LP-108的2倍，研究者进一步表征其药理特性。SD大鼠单次皮下注射8 mg/kg后，血药浓度24 h达峰，Cmax为3,472 ng/mL，末端半衰期T1/2为19.4 h，显著长于LP-98此前报道的10.68 h。给药后72 h血浆浓度仍为403 ng/mL（90.27 nM），远高于其对36株病毒的平均IC50（1.23 pM），提示其体内有效作用时间可能更长。急性毒性研究中，LP-101在40、80和160 mg/kg剂量下均未导致死亡，最大耐受剂量为160 mg/kg；且未检测到抗LP-101抗体。上述结果支持LP-101作为长效抗HIV候选药物进一步开发。

图3. LP-101在SD大鼠中的药代动力学特征

4. LP-101在HIV感染人源化小鼠和SIV感染恒河猴中高效持续抑制病毒复制

在HIV-1JRCSF感染的人源化小鼠模型中，LP-101（10 mg/kg，每周两次）治疗使小鼠血浆病毒RNA水平迅速下降。给药28天后，所有治疗组小鼠病毒RNA均降至检测限以下，并维持至停药后7天，随后出现反弹；而生理盐水对照组5只小鼠均发展为慢性感染。在8只SIVmac239慢性感染的恒河猴模型中，LP-101以5 mg/kg每周一次给药，共治疗三个7周周期。基线平均病毒载量为5.57 log10 copies/mL；首剂后3只动物病毒载量降至检测限以下，8只动物平均病毒载量降至3.44 log10copies/mL；连续治疗1个月后，除SL101-2外所有动物病毒载量均降至检测限以下，并维持至第一治疗周期结束。停药后多数动物在14–35天内反弹，但SL101-3至最终监测点仍未反弹。研究期间CD4+ T细胞计数和CD4/CD8比值保持稳定，且未检测到与融合抑制剂耐药相关的Env突变。结果表明，LP-101在体内具有强效且持久的抗病毒活性。

图4. LP-101在HIV感染人源化小鼠和SIV感染恒河猴中的治疗效果

5. LP-101和LP-108具有高靶标结合亲和力和体外代谢稳定性

圆二色谱实验显示，LP-98、LP-101和LP-108单独存在时α-螺旋含量分别为51%、66%和53%；与N44混合后，三个复合物的α-螺旋含量分别为70%、77%和62%，Tm分别为91°C、>98°C和>98°C。生物膜层干涉实验表明，T-20与N44的KD为104 nM，而LP-98和LP-108分别为6.5 pM和1.05 pM，LP-101则低于仪器检测限（<1 pM），说明Ile124修饰的LP-101和LP-108能更高效地结合NHR靶位点。代谢稳定性方面，三种脂肽在37°C储存63天、经人血清和肝微粒体孵育后均保持稳定，经蛋白酶K、胰蛋白酶和糜蛋白酶处理后仍维持高活性，而T-20对蛋白酶高度敏感；无胆固醇版本的LP-98和LP-101同样稳定，提示其高稳定性源于肽序列的内在结构优势。

图5. LP-101和LP-108与LP-98的α-螺旋性和结合亲和力比较

6. 晶体结构与分子动力学揭示LP-101“深度锚定+局部柔性”的抗耐药机制

为阐明LP-101的抗病毒结构机制，研究人员进一步解析了LP-101/N44复合物晶体结构。结构显示，三个LP-101螺旋以反平行方式结合于N44三聚体表面疏水沟槽，其疏水残基（Ile124、Leu127、Lys130、Ile131、Leu134、Leu135、Ala138、Leu149、Leu152）与N44形成广泛疏水接触，并在整个LP-101/N44六螺旋束结构中鉴定出17个稳定氢键、3对静电相互作用（Glu128-Lys63、Glu133-Arg46、Glu153-Arg31）及Glu125-Lys63盐桥，LP-101螺旋内部还存在两个盐桥，进一步增强α-螺旋稳定性。与LP-98/N44（PDB: 8Z3T）叠加分析表明，LP-101/N44界面含34个分子间接触（LP-98为28个），包括16个氢键、3个静电相互作用、1个盐桥和13个疏水相互作用；其中LP-101的N端Ile124与Leu54、Val59疏水接触，Glu125与Lys63形成盐桥，Leu127与Leu54疏水堆积，Glu128同时与Lys63静电作用并与Gln56形成水介导氢键，使LP-101更深插入N44口袋；而LP-98则呈外围结合取向，仅形成两个关键相互作用。分子动力学模拟显示，LP-101与N44及耐药突变体N44L33S、N44N43K复合物的RMSD均低于LP-98（如LP-101/N44N43K为0.186±0.023 nm，LP-98为0.254±0.027 nm），而N端RMSF更高，体现“全局稳定中的局部柔性”，有利于通过动态残基重排适应性结合野生型和突变靶标。MM-GBSA计算表明，LP-101对野生型和突变体N44的结合自由能均低于LP-98，范德华相互作用和疏水效应为主要有利贡献，进一步支持其作为抗耐药HIV-1抑制剂的潜力。

图6. LP-98/N44与LP-101/N44晶体结构的叠加分析

图7. LP-101与LP-98的分子动力学模拟及结合自由能分析

◆ 讨论与研究意义

脂肽类HIV融合抑制剂凭借超高体外活性与体内长效优势，已成为抗HIV新药开发的重要方向，但耐药问题一直制约该类分子的发展。本研究基于团队此前开发的最强融合抑制剂LP-98，优化设计获得新型脂肽LP-101和LP-108。二者不仅保持对多种HIV-1、HIV-2和SIV分离株的强效抑制，还对T-20、LP-40、LP-52筛选的耐药突变株活性提升最高达907倍，并在人源化小鼠和恒河猴模型中高效抑制病毒复制。结构机制上，Ile124介导的“深度锚定”增强了与gp41口袋的氢键、疏水和盐桥网络，N端“局部柔性”则赋予其对耐药突变体的适应性结合。此外，LP-101在动物体内表现出良好的药代动力学特征和安全性，提示其具有开发为高效、长效、高耐药屏障抗HIV候选药物的潜力。

◆ 团队信息

该研究由中国医学科学院病原生物学研究所何玉先研究员团队与医学实验动物研究所薛婧研究员团队合作完成。论文共同第一作者为朱园美、陈霆、刘念、耿秀珠，通讯作者为何玉先研究员和薛婧研究员。研究得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、中国医学科学院医学与健康科技创新工程及北京市自然科学基金等项目资助。

论文信息：Zhu Y, Chen T, Liu N, Geng X, Li N, Lu J, Wang F, Yang J, Cong Z, Qin B, Chong H, Cui S, Xue J, He Y. Novel HIV fusion inhibitory lipopeptides exhibit dramatically improved activity against resistant mutants. Molecular Therapy, 2026. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ymthe.2026.09.031。

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1525001626008014

来源：中国病毒学英文版

编辑：吃一口小猫