人免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus, HIV)感染后會引起艾滋病,這最初是一種可怕致命傳染病;但隨著研究和藥物的發展現在可以控制為慢性進展,但仍無法功能性治愈或根除。
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HIV是一種逆轉錄病毒,大小約120 nm,其基因組包含兩條RNA鏈包含九個基因(gag、pol、env、tat、rev、nef、vif、vpr和vpu)組成,總長度小于10 kb,編碼HIV在宿主細胞中復制所需的15種蛋白。
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HIV分為HIV-1和HIV-2,HIV-1源于黑猩猩,HIV-2源自烏白眉猴。
HIV-2的毒力和傳染性較弱,因此傳播范圍局限于西非,而HIV-1已在全球傳播,所以常說的抗艾藥物,都針對HIV-1病毒。
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艾滋病毒能在全球范圍內傳播,主要原因是該病毒在感染后數年才會出現明顯癥狀,所以會在發現前傳播給更多新宿主,導致指數級傳播。
這與其他病毒如埃博拉病毒不同,埃博拉病毒感染后幾天內殺死宿主,從而無法全球大范圍傳播。
但HIV如不及時干預,最終會導致獲得性免疫缺陷綜合癥(AIDS),未經治療的患者預期壽命約為11年。
HIV感染分三個階段:
感染后第一階段,可能會出現流感樣癥狀、發燒或淋巴結腫大,并可能持續一到兩周。
HIV進入體內后,病毒開始感染免疫細胞,特別是CD4+ T細胞、巨噬細胞和樹突狀細胞(DC),并以極高速度復制,血漿病毒水平可達數百萬/mL。
與此同時,CD4+ T細胞數量減少,CD8+ T細胞被激活并開始殺死病毒,同時體內產生針對病毒的抗體,導致病毒血漿水平在初始峰值后下降。
下一階段是無癥狀潛伏期,平均可持續11年,甚至可長達20年。
最后一個階段是艾滋病階段,隨著CD4+ T細胞水平變得過低,無法控制機會性感染,患者進入艾滋病(AIDS)階段。
當免疫細胞水平下降到每mm3有200個淋巴細胞時,艾滋病階段就開始了,同時病毒水平再次增加到每毫升約500拷貝。
最終由于器官的機會感染導致死亡。
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HIV在1-2周內傳播到全身。通過HIV包膜(Env)糖蛋白復合物附著在宿主細胞上進行,該復合物由gp160多肽翻譯后裂解后形成的3個gp41和3個gp120蛋白構建。
關于HIV病毒的基礎文章我們寫過很多:
目前,艾滋病毒感染仍然無法治愈,需要終生治療。因此“治愈”的概念和技術一致非常誘人!
01
干細胞移植
HIV除CD4受體外,還需CCR5作為輔助受體。
當CCR5編碼區缺失32個堿基對(CCR5Δ32/Δ32)的突變會阻止CCR5在細胞表面的表達,同時阻止HIV和宿主細胞結合。
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第一位艾滋病治愈患者稱為“柏林患者”,他除了感染艾滋病毒外還患有急性髓性白血病(AML),并接受了兩次CCR5Δ32/Δ32同種異體干細胞移植,從而導致無法被HIV感染實現了治愈。
更多類似的例子包括倫敦患者患有霍奇金淋巴瘤,杜塞爾多夫患者合并AML,及紐約患者患有白血病。
盡管干細胞移植確實有效,但對于廣泛的 HIV 患者說是不可行的,因為該手術風險高,死亡率高,非常昂貴,只能在專門的中心進行。最重要的是沒有足夠的潛在CCR5Δ32/Δ32供體(<1%的白種人)。
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02
基因藥物治療
使用干擾RNA(RNAi),雙鏈RNA 、小/短干擾RNA (siRNA)、小/短發夾RNA(shRNA)中靶向mRNA分子等 RNA 技術。
以及使用鋅指核酸酶(ZFN)、轉錄激活因子樣效應核酸酶(TALEN)和CRISPR/Cas-9等基因編輯技術。
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靶點是CCR5或HIV病毒本身,對它們的基因編輯(離體和體內)已被探索作為治愈 HIV 的靶點。
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03
HIV 用疫苗
HIV疫苗分為兩種:預防性和治療性疫苗。
對于預防性疫苗,接種后產生高效中和抗體,從而預防HIV感染。疫苗開發面臨的挑戰包括缺乏已知免疫相關性、合適的動物模型及病毒的高突變率,導致病毒遺傳多樣性極高。
可用的疫苗潛在表位是Env、V2apex、MPER和CD4受體。
而疫苗的技術包括亞單位疫苗、病毒疫苗載體(如腺病毒和痘病毒),DNA疫苗、DC 疫苗等。
治療性疫苗可以通過接種疫苗刺激宿主自身免疫系統,間接實現 HIV 的治療。
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04
CAR-T 細胞療法
CAR-T細胞療法針對HIV有兩種治療策略。
CD8+ 類型的CAR-T細胞旨在通過提供補充細胞毒性 T 淋巴細胞 (CTL) 直接恢復針對 HIV感染細胞的細胞毒性功能。
領外一種,主要是CCR5修飾的CD4+ T細胞,該策略側重于通過引入耐感染性T細胞來激活HIV特異性免疫。
這兩種策略似乎既有前途又互補。需要進一步的研究,包括探索聯合療法,以優化其潛在療效。
除了 CAR-T 外還有類似的 CAR-NK 療法。
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05
結論
在尋找HIV治療的探索已經取得了非常好的成就,經過標準治療的 HIV 感染患者,預期壽命得到了極大的提高。
但是在實現治愈的角度還是非常有挑戰的!不過目前很多先進的生物基因技術在朝著這個目標不斷前進,相信在不遠的將來會實現 HIV 的治愈!
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