艾滋病治愈研究最新进展论文

7月19日，奥地利首都维也纳的奥地利议会大厦上悬挂了巨大的“红丝带”。当日，为期一周的第18届世界艾滋病大会进入正式会议期，来自世界各地的两万多名相关机构的专家、政府代表、医务工作者和企业界人士等将通过多种形式就艾滋病的防治这一主题阐明自己的观点。新华社记者刘钢摄 在1981年艾滋病疫情首次出现后不久，人们就开始谈论起如何治愈这种可怕的疾病。但近30年过去了，治愈艾滋病仍只是一句空话。科学界虽然对艾滋病的起源、发病、传播等科学机理逐渐有了深入了解，但多年来艾滋病疫苗的研制一直未取得实质性突破，几项主要的疫苗临床试验先后受挫。目前即使是的治疗手段也没能消灭艾滋病病毒。现在，研究人员正在寻求全新的方式来彻底消灭这种致命感染。 1997年，当时的美国总统比尔·克林顿提出要在8年到10年内研制出有效的艾滋病疫苗。之后，美国曾掀起艾滋病疫苗研制热潮，一度曾有几十种疫苗进行临床试验，但效果均不理想。每日服用抗逆转录病毒药物虽然可以控制艾滋病病毒，并延缓艾滋病的发展速度，但每个艾滋病患者只要停止服药，几周内就可在他们身上看到艾滋病病毒水平的暴涨，他们的免疫功能将被无情地摧毁。要彻底消除感染者身上的艾滋病病毒，或者使这种病毒变得对人体不再有害，仍然是研究人员需要面对的棘手难题。 摆脱终身服药是第一目标 在美国南加州大学，一项耗资高达1450万美元的生物医学实验正在这里如火如荼地进行。不过就在几年前，许多艾滋病研究人员还曾对此项实验嗤之以鼻。到目前为止，在一些受感染的实验小鼠中，艾滋病病毒似乎已经正在离它们远去，它们甚至已不再需要进行进一步的治疗了。这或许可称得上是达成了药物尚未在人体上所完成的壮举。 此项实验之所以成本这么高，部分原因是研究人员必须购买那些可繁殖成不具有自身免疫系统的小鼠。艾滋病病毒通常不能在小鼠细胞中自我复制，这使得将普通小鼠作为疾病模型是毫无价值的。 由这些小鼠繁殖的幼鼠在两岁大时将被植入人体免疫系统干细胞，在接下来的几个月内，这些细胞成熟并分化成可正常工作的免疫系统。然后，让这些小鼠感染上可攻击免疫细胞的艾滋病病毒。但在移植这些原始人体细胞前，研究人员引入了一种酶，这种酶可对艾滋病病毒发动攻击所需蛋白的基因进行干扰。此项改变使一小部分成熟免疫细胞对艾滋病病毒产生了高抗性，由于艾滋病病毒能杀死它感染的细胞，修改后的细胞就成了可长时间生存的细胞。于是，艾滋病病毒很快就会耗尽目标。如果这一策略能正常工作，这些病毒很快就能变得无害，小鼠自然也就能得到有效治愈。 到目前为止的小鼠实验的结果是令人鼓舞的，项目首席研究员保拉·坎农希望在此基础上尽快开始人体试验。 在艾滋病病毒研究界，“治愈”一直是科学家们最不愿轻易吐出口的词语之一。多年来，各种曾经被认为大有希望的方法均以失败告终，留下的仅是轰动性的头条新闻、破碎的希望和一群已被折磨得萎靡不振的科学家们。艾滋病病毒擅长于“躲猫猫”，它们或是来个“大变身”，或是低调地潜伏着。处于休眠状态的病毒仍可存活几十年，完全不受市场上现有各种药物的影响。任何企图将这种潜在病毒隐藏的风险“冲刷”掉的做法都是弊大于利，因为治疗本身就可能是有毒的，还可能在不知不觉中强化了感染。 但在过去几年中，艾滋病研究人员已开始再次谈论治愈的愿景了。对于像坎农这样的许多人来说，他们的目标是“功能性”治愈：即让患者停止服用抗逆转录病毒药物，同时又不会使留在体内的少量艾滋病病毒对他们造成伤害。另一些更具雄心的研究人员则想彻底根除病毒，他们将这些方法称为“灭杀治愈法”，有关创建和维持潜伏病毒库方面的更多研究成果给了他们极大的鼓舞。无论哪种方式，目标就是要让艾滋病病毒感染者脱离终生服药的苦海。 美国加州大学病毒学家道格拉斯·里奇曼拥有一名依靠药物抑制艾滋病病毒长达17年的患者。现年67岁的里奇曼说：“他们肯定会活得比我长。他们将不再死于艾滋病。这是多么美好的事啊，但我们必须面对的是，还有数以千万计的人需要进行终身治疗。” 无论是财政上还是医学上，这些治疗的成本正在上升。在富裕国家，一名艾滋病感染患者每年的药品费用高达数千美元，贫穷国家的400万患者则正在使用各种廉价的仿制药品。科学家估计，目前仍有超过550万急切需要治疗的患者得不到任何帮助。 更重要的是，带着艾滋病病毒生活几十年可是一个医学上的难题。即便病毒水平较低，也会让患者更容易罹患老化疾病，如心脏病、恶性肿瘤、中枢神经系统紊乱等。这些疾病中的一些本身就是药物副作用所引发的。接受治疗的患者一旦暂时停止用药，或对药物形成抗性，他们体内就会发生破坏性的病毒激增。“每年都有500万个新发感染病例，其中的300万都会死去，”里奇曼说，“因此，我们要让越来越多的艾滋病病毒携带者活下来。” 坎农的基因治疗实验就是目前正在进行的十几个类似项目中的一个，这些项目为终结艾滋病患者对抗逆转录病毒药物的终身依赖点亮了曙光。这是一个雄心勃勃的梦想，但它不会再像过去那样只是堂吉诃德式的奇情异想。坎农的实验正在接近她所期望的现实，她确信其他研究人员的研究成果也将会与其遥相呼应。 “治愈”能否不再是“禁语” 在1996年，研究人员报告通过使用抗逆转录病毒药物的新组合，艾滋病疗法取得了显著的突破：可将血液中的病毒数量抑制到标准测试方法所能检测的水平之下，允许免疫系统恢复，并将濒临死亡的患者拉回到正常、健康的生活状态中。虽然通过更为灵敏的血液测试及对淋巴结和内脏等隐匿部位进行分析，仍可在这些患者身上发现少量的病毒，但是，艾滋病治疗领域取得的此项巨大进展，使研究人员第一次确信治愈艾滋病将变为真正的现实。 1996年，美国艾伦戴蒙德艾滋病研究中心主任何大一在加拿大温哥华举行的国际艾滋病会议上发表了他的研究成果，之后，他就成了媒体追逐的宠儿。何大一经过数学计算后宣布，如果药物能将病毒抑制到此种水平，那么最多需要3年的时间，人们就能彻底根除艾滋病病毒。他的临床研究团队拥有测试此项理论的理想患者群体：8名刚刚感染艾滋病病毒后不久就开始用鸡尾酒疗法进行治疗的患者。研究人员设想，如果一切顺利，用不了几年，这些患者就可停止治疗，艾滋病病毒将从此远离这些患者。 何大一成了那一年《时代》杂志选出的年度人物。不过，在获得诸多赞誉的同时，许多研究人员也对其成果表示了强烈的怀疑。何大一说：“在胰腺癌、脑癌或是老年痴呆症等每一个领域，人们都可以用上‘治愈’一词，但对于艾滋病，‘治愈’则成了一大禁忌。” 1997年5月，何大一及其同事在《自然》杂志上发表了他们的计算成果。他们强调，惊喜往往潜伏在拐角处。他们写道：“在过去的一年里，艾滋病病毒感染的治疗虽然取得了重大进展，但就此认为我们已接近于治愈艾滋病则是错误的想法。”“不过，在疗法和发病机制方面所取得的最新进展，为进一步探寻根除艾滋病病毒的可行性提供了保证。” 事实证明，惊喜却“潜伏”在同一期《自然》杂志的另一篇报告中。约翰霍普金斯大学医学院的罗伯特·希利西亚努研究团队报告说，他们经由复杂的检测方法，确定了一个艾滋病病毒感染可隐身于此的细胞库。何大一的计算中并没有包括这些细胞。希利西亚努的测试显示，无论患者血液中发现的病毒水平有多低，它们都可在所有艾滋病病毒感染者身上被检出，而且它们天生就极其长寿。 艾滋病病毒会选择性地感染和破坏CD4细胞。CD4细胞是一种被称为T细胞的白血细胞，可协同免疫攻击。这些细胞因位于其表面的CD4受体而得名，CD4受体是艾滋病病毒开始感染进程所需的两个受体中的一个。一旦病毒成功地在CD4细胞上设置码头，它就可以卸载其RNA（核糖核酸），并转变成病毒DNA（脱氧核糖核酸），病毒DNA可在细胞核内将其自身编排入人类染色体。在大多数情况下，病毒在一天之内就能制作出数百万的后代，它们如神兵天降，突然出现在感染细胞周围，或将其直接消灭，或使其遭受免疫系统的绞杀。但在某些CD4细胞中，病毒DNA会整合入处于休眠状态的染色体中。 美国加州大学免疫学和病毒学学院研究人员埃里克·韦尔丹是专注于研究艾滋病病毒潜伏的分子生物学机制的专家。他认为，导致这种情况出现的环境多少有点随机，或许艾滋病病毒已感染了一个处于其生命周期“休眠”阶段的CD4细胞，又或许病毒DNA渗透了可阻止其基因运行的一个染色体的一部分。韦尔丹表示，潜伏并不是艾滋病病毒的生物学特性，艾滋病病毒一点也不在乎它是不是潜伏。不过，它一旦潜伏起来，就可有效地躲避免疫系统及抗逆转录病毒药物。当一个休眠的CD4细胞在感染发生后被激活，麻烦就开始了。然后，潜伏的艾滋病病毒就能启动新一轮的病毒复制。 1999年，希利西亚努报告说，正在进行抗逆转录病毒药物治疗的患者，其血液中拥有无法检测的病毒水平，仍会庇护在数百万个潜伏感染细胞周围。要经过50多年的抑制治疗，才能完全清除这些细胞库，这是因为这些潜伏的感染细胞会慢慢地死亡，或是休眠的艾滋病病毒会从其自身掩藏处跑出来。事实上，在经历了平均年的抑制治疗后，何大一团队正在研究的患者开始停止服用药物，所有的病毒很快就卷土重来。每个正在尝试此类实验的研究团队，最后都得出了同样令人沮丧的结果。到了2000年，艾滋病病毒感染需要新的系列攻克手段已是不争的事实。希利西亚努说：“人们不得不承认，这个潜伏的感染细胞库已成为消除艾滋病病毒的壁垒，而且它还极其稳定，在没有特殊干预的情况下，永远也不会明显衰减。” 一些科学家认为，艾滋病病毒的死灰复燃，是因为药物只是简单地阻止所有已激活病毒进行复制，即使是在那些感染水平无法以标准测试方法检出的患者身上亦是如此。而一毫升的血液中只要存在50个病毒副本，标准测试方法就能检出。科学家推测，一个低值的病毒复制水平就足以将潜伏感染细胞库以快于被消灭的速度重新注满。因此，在某些研究中，这些人会接受额外的抗逆转录病毒药物治疗，科学家将其称为强化策略。 何大一等人仍然相信，利用目前的药物也许就可以完全抑制艾滋病病毒。但这个问题在很大程度上已经成为一个学术问题，因为还没有任何方法能以有意义的方式减少这种潜伏性感染。希利西亚努认为，人们不应再对抗艾滋病病毒药物寄予厚望。他说，“我们已经到达了理论极限”。 柏林病人创造的奇迹 2006年春，德国柏林夏里特医科大学的肿瘤学家吉罗·胡特遇见了一名40岁的男性患者。这名患者已服用抗艾滋病病毒药物4年，他的血液里检不出病毒，免疫系统也相当的完好。但是，他有另一个不相干的问题：急性骨髓性白血病，这是一种正在威胁其生命的血液癌症。胡特对这名患者进行了好几轮的化疗，但7个月后，白血病又复发了。下一个选项是干细胞移植，但移植工作要先于会杀死其免疫细胞的药物疗程，这个危险的过程称为消融。虽然移植的干细胞将来自免疫匹配供体，但患者本身的一些免疫细胞可能还保持着活力，因此排异反应仍然是一个风险。医生必须用其他危险的药物尽量减少排异反应。在患有该名男子同样疾病的患者中，有1/3的人过不了消融这一关。 虽然胡特不是艾滋病专家，但他知道，在约百分之一的欧洲血统的人身上可发现一个基因变异，这个变异会使他们的CD4细胞对艾滋病病毒具有高抗性。此一突变会削弱第二受体CCR5，病毒会利用CCR5与CD4一起建立一个感染。胡特尔告诉他的患者，如果医生能找到一个具有这种CCR5变异的干细胞捐赠者，那么在理论上，即便不使用抗逆转录病毒药物，患者的身体也能控制剩余的艾滋病病毒。“我告诉他，我们不知道会发生什么事，但也许我们会得到一个摆脱艾滋病的机会，”胡特回忆道，“他说，‘我不关心这个，我没有抗逆转录病毒药物方面的问题。’他害怕的是他的白血病。” 2007年2月，这名患者改变了主意，胡特和他的同事对患者实施了带有变异CCR5的干细胞移植手术。该名男子接着停用了抗逆转录病毒药物，他的艾滋病病毒水平依然检测不到，但大约两个月后，医生却再也找不到潜伏感染细胞的踪迹。一年后，患者的白血病复发，他接受了全身辐射消融，然后又进行了第二次干细胞移植。到今天为止，这名患者仍然很健康，胡特和他的同事没有检出他的艾滋病病毒水平。患者的样本甚至被发送到希利西亚努的实验室和美国一些拥有最灵敏分析设备的地方，检测结果和胡特的无异。 这个结果自然是诱人的，但其对大多数感染者意味着什么依然是不确定的。希利西亚努提醒说，可能是破坏其免疫细胞治好了他的病。虽然CCR5突变在最常见的艾滋病病毒菌株中兴风作浪，但有些菌株可使用不同的联合受体，如果它们以隐蔽的形式潜伏在那位柏林患者的体内，它们有一天就可能重新浮现。虽然胡特说，在宣布其患者真正治愈前，他希望看到患者能在几年时间里保持无艾滋病病毒，但人们普遍认为，这名患者至少也算是功能性治愈了。“柏林病人震惊了整个领域，因为人们没有想到它会工作得那么好，”韦尔丹说，“这种方法显然不能在全部艾滋病病毒人群中复制，成本加上风险之高是令人难以置信的。但它确实表明，你可以在没有其他副作用的情况下实现功能性治愈。” 保拉·卡农打赌说，带有CCR5基因突变的免疫细胞的确已治愈了那位柏林患者。如果能利用基因疗法将CCR5基因从患者自身的干细胞中敲除，那么在找寻带有变异基因的匹配供体及移植后与免疫排斥斗争过程中所涉及的棘手问题就将迎刃而解。事实上，虽然在柏林患者进行移植手术前，坎农就对此一治疗策略表现出了极大的兴趣，但她表示柏林患者的成功案例还是为其提供了进一步研究的勇气。她说：“我一直以为CCR5是一个明显的目标，而柏林患者身上发生的整个事情让每个人达成了共识。”去年10月，加州再生医学研究院给她的研究课题授予了超过1450万美元的奖励。 美国桑加莫生物技术公司设计出了锌指核酸酶，这种酶可专门针对CCR5基因，破坏其功能。宾夕法尼亚大学基因治疗专家卡尔·琼恩会同桑加莫生物技术公司，正在开展一项从艾滋病病毒感染者身上采集CD4细胞的人体研究，CD4细胞会被感染上一种携带锌指核酸的腺病毒，然后再重新输回到病人体内。不过，坎农的工作将更进一步，通过将目标锁定在干细胞中可引起CD4增长的CCR5基因，坎农认为她拥有了一个最终实现有效和持久治愈艾滋病的机会。 为了验证这一想法，坎农的实验室将一组移植入了人体干细胞的小鼠作为对照组。第二组小鼠则接受了经锌指核酸酶修饰的人体干细胞。接着，研究人员使小鼠感染上艾滋病病毒。大量小鼠实验表明，艾滋病病毒最初在所有的动物身上都是一样的，但几个星期过后，接受治疗的小鼠的病毒水平发生了急剧下降。 锌指核酸成功压制了仅5%左右的小鼠免疫细胞内的CCR5基因，但艾滋病病毒选择性地杀死了CCR5受体完好无损的细胞。坎农据此认为，带有受损CCR5受体的细胞比例在数周内将一直增加，直到病毒不再扩散为止：即使潜伏感染细胞开始大量炮制艾滋病病毒，它已无处可去。因此，接受治疗的小鼠仍会受到感染，但在这样低的病毒水平上，它们将不再遭受疾病带来的痛苦。“‘治疗’并不意味着你必须彻底清除病毒，”坎农说，“你只需消除病毒带来的后果。清除感染者体内的每一个病毒细胞可是一项艰难的任务。” 根除病毒是场攻坚战 但也有艾滋病研究人员至今认为这是一项值得追求的艰巨任务。对他们来说，坎农和其他研究人员正在推进的功能性治愈自有其道理，但还是没有最终解决问题。毕竟，一个不需要CCR5的艾滋病病毒菌株也许会隐藏在体内，或者也有可能发生的是，潜伏病毒会跳出来，以一种同样不需要CCR5的方式进行变异。当然，历史不会站在想要彻底消灭这种病毒的那一边。“看到那么多人正在更加竭力地寻找彻底根除病毒的方法，总会令人感到莫名的振奋，”美国北卡罗来纳大学的临床医生大卫·马戈利斯说，“但它要很多人花上很长的时间，经过艰苦卓绝的工作才能真正取得进展。谁知道下一个真正的进步将从何而来？”马戈利斯已在人体上完成了首个以设法清除患者体内潜伏艾滋病病毒库为目标的药物的部分研究工作。 如果目前的抗逆转录病毒疗法确实能完全阻止艾滋病病毒复制，那么彻底消灭病毒的剩余步骤将是找出潜伏病毒库的位置，并将病毒冲刷出去，使其进入血液，这样药物就可以发挥作用。研究人员知道，潜伏病毒隐藏的地点之一就在休眠CD4细胞内，但希利西亚努所做的分子生物学研究表明，此处并不是的病毒潜伏点。密歇根大学科学家最近的一份报告也显示，尚未激活的艾滋病病毒可以潜伏在骨髓干细胞中，以及大脑、肠道、淋巴结等处。对这些组织进行艾滋病病毒检查的难度要远大于血样分析，因此要确定一种疗法多么有效地清理了病毒并不容易。 无论艾滋病病毒潜伏在哪里，这种病毒必须在药物瞄准它之前被唤醒。上世纪90年代末，何大一和其他几个研究小组就进行过近乎“粗野”的尝试。他们探讨了激活休眠CD4细胞并使之自我复制的思路。在这个过程中，庇护着艾滋病病毒的潜伏细胞会转录其病毒DNA，然后死去。何大一团体利用单克隆抗体作为触发器对一名患者进行了治疗。“他病得相当严重，我们只好停止了治疗，”何大一回忆说，“这太吓人了。”而类似的另一次尝试几乎要了一名患者的命。在默克研究实验室从事艾滋病病毒药物发现工作的达利亚·哈祖达说：“在过去的十年中，这一直被视作具有太高风险的思路。” 但是，唤醒潜伏感染细胞的更安全方法现在已是触手可及。在美国凯斯西储大学从事艾滋病病毒基因表达研究的乔纳森·卡恩说：“过去10年间，人们在艾滋病病毒转录调控机制上已有了大量的新见解，这间接影响了人们对潜伏病毒以及如何使这些病毒静默和重新激活的理解。” 哈祖达现正联合卡恩、马戈利斯、里奇曼等其他学术研究人员，寻求能冲刷潜伏病毒库的新药物，她希望不久之后会有更多的公司加入他们的队伍。在艾滋病研究中，测试方法近年来已取得了很大进展，强大的新型药物筛选试验方法也已经引入，研究人员还用上了新的猴子和小鼠模型。基因组学和系统生物学的新技术揭示出的生物标记，也许会让研究人员估量出候选药物是否会对潜伏性病毒的转录产生影响。 即使是曾对根除病毒抱持怀疑态度的希利西亚努，他的实验室现在也在努力寻找“反潜”药物。“我的改变源于在试管中发现会扭转潜伏状态的化合物其实是多么的容易。”他说。 基因疗法或是“星星之火” 在人类无法彻底治愈的疾病单子上，除了艾滋病，还有脊髓灰质炎、乙型肝炎、麻疹、水痘、流行性感冒等一长串名字。虽然免疫系统和药物最终能战胜许多病毒，但这些病毒在造成损害之前是出了名地难以阻挡，特别是这些病毒能将自己整合入染色体并休眠长达数年的时间。因此，毫不奇怪的是，还有许多专家会认为“治愈”一词根本靠不住。如果说确实会出现一些进展，这种进展也可能是时断时续的，尤其是考虑到在实验室和人体上产生的效果经常不相一致。但是，柏林移植取得的惊人成功说明了治愈并非完全不可能，现有药物的局限性也表明了，这样的治疗是必要的。 如果保拉·坎农和美国希望之城国家医学中心的合作者能收到来自美国食品和药物管理局放行的绿灯，他们计划在少数像柏林病人（需要消融和骨髓移植以进行B-细胞淋巴癌治疗）这样的成年艾滋病病毒感染者身上开始测试他们的基因治疗法。受试者自身的干细胞将用可破坏CCR5受体基因的锌指核酸酶进行修饰。即将开展的治疗将是极其保守的，患者的干细胞将分4次采集，作为一项保险政策，研究人员将保留第一批，也是的一批做备用，以防经基因工程处理的细胞发生任何不测事件。坎农还计划将锌指核酸酶置入腺病毒，以模仿一项在卡尔·琼恩的研究中已得到认可的技术。 坎农相信，即使在刚开始时这些治疗思路产生的功效并不特别大，但人体研究终将证明这些思路的是非曲直。她说：“我们现在碰到的小小难题是，要尽力使锌指核酸酶与干细胞一起工作，又不产生任何损害。”如果她的研究小组能破拆这扇门，她预测其他研究人员将蜂拥而入，冲进来帮助他们找到更有效、更安全、更便宜的治疗方法，使世界各地各年龄段的艾滋病病毒感染者实现功能性治愈。“没有什么能像成功那样激励艾滋病研究团体，”她说，“如果我们能产生意味着人们不必再服用抗逆转录病毒药物的‘一步疗法’，这种疗法就一定会像野火一样燎原开来。”