医学与社会
2020年08月号

HIV感染者留给世人最后的礼物

作者:贾盛崧

抗HIV药物等治疗手段的出现已经显著延长了HIV感染者的生存时间,但另一方面,HIV病毒的传播未得到有效扼制,因此,目前每年HIV感染的新发患者持续超过HIV死亡患者,HIV感染者数量呈持续增加的状态。在联合抗逆转录病毒治疗(antiretroviral therapy, ART)之下,HIV感染细胞仍可持续潜伏,这是阻碍治愈的一个关键因素。近期在JCI杂志发表的一项研究中,Chaillon及其同事通过对接受长期抗逆转录病毒治疗的HIV患者进行尸检,从而对不同解剖部位的HIV感染细胞进行分析。这项研究为治疗期间,HIV感染细胞库在哪儿潜伏提供了新的见解。

最后的礼物

目前,全世界HIV感染者已达3700多万。虽然联合ART疗效显著,大大改善了HIV感染的致残率和致死率,但新的挑战随之出现。ART的典型不良反应包括持续存在的免疫激活导致共病,以及可能出现对抗逆转录病毒药物的耐药性,都将导致感染者的生活质量下降。因此,寻求治疗HIV的新疗法仍然是公共卫生的当务之急。

目前出现了数例通过骨髓移植治疗肿瘤同时治愈HIV的病例,表明HIV病毒完全清除是可以实现的。也有一些HIV感染者不需要ART治疗就可以实现控制病毒血症,这些病例有些是病毒自然清除,有些是经过一段时间ART治疗抑制了病毒血症。发展新的不依赖于ART的策略,以治疗或控制HIV感染,是目前基础研究的重点。政府和私人机构所构建的具有高度合作性质的合作组织(例如,艾滋病临床治疗小组,治愈协作组织),以及HIV感染者直接参与的组织,为清除艾滋病病毒奠定了坚实的基础。最后的礼物(The Last Gift)尸检项目就是这种合作的一个例子, Chaillon及其同事遵从该项目研究规程,及时获得了6例HIV感染者死亡前后的血液和组织,并进行了检测,表明HIV病毒持续存在于患者的深层组织中,并通过血液进行交换。

HIV感染周期

HIV毒复制迅速且易于出错,如果不及时进行治疗,被感染细胞会产生广泛分布在全身各处的、存在基因多样性的病毒群。尽管HIV病毒可感染淋巴系和髓系细胞,但患者体内绝大多数(99.9%以上)生产病毒的细胞是感染HIV的高度活化的淋巴细胞。这些细胞的寿命相对较短,在感染数天内就会被清除。由于复制容易出错,大多数感染细胞携带的病毒为突变和/或缺陷病毒,因此,仅比例相对较小的感染细胞含有可产生传染性HIV病毒的原病毒。持续感染源源不断造就出新的感染细胞,维持着病毒血症相对稳定的水平。小部分恢复到静止状态的被感染细胞没有被清除,可能会存留很长一段时间。此外HIV还会侵犯巨噬细胞和小胶质细胞等髓系细胞,这些细胞可能以组织特异性的方式存留较长时间。

联合疗法完全阻断了艾滋病病毒的复制,中断了正在进行的病毒传播,并打破了由HIV感染、病毒产生和细胞清除的循环所建立的平衡。短期感染细胞被清除并且不再持续产生,病毒血症水平在接受ART治疗的第一周下降了10倍~100倍。在此初始阶段之后,HIV病毒血症继续下降,但下降速度较慢,这表明产生残余病毒血症的细胞的半衰期更长。血浆HIV病毒衰减动力学分析显示,产生残余病毒血症的细胞,其半衰期大约为14天、39周、或110周。虽然经过多年ART治疗,大多数患者的病毒血症水平持续下降,但仍然是可检测到的低水平;血液HIV DNA,代表了HIV病毒储存库的大小,也呈持续下降状态,尽管下降幅度(10倍~30倍)不如HIV RNA的降低幅度大。持续感染细胞,是抗病毒治疗重要的待清除靶细胞,它们可以产生病毒RNA和蛋白质,是正在接受ART治疗的患者持续免疫激活的来源。因此,了解ART治疗中被感染细胞持续存在的机制是一个非常有意义的研究课题。在ART治疗后,多数研究都没有发现HIV在组织内活跃复制的证据。相反,在ART之前,被HIV感染的细胞在长时间里会持续存在并克隆扩增。克隆细胞在HIV感染后早期出现,而且在ART治疗后仍在持续扩大。因此,HIV在接受ART治疗期间持续存在是通过细胞复制周期而实现的,而不是通过病毒复制周期。

在接受ART期间,感染细胞的解剖分布信息对于了解HIV病毒感染细胞的形成和维持至关重要。组织病理分析表明,在淋巴组织以及合并肿瘤个体的病理组织中发现了HIV感染细胞,包括克隆扩增细胞,并且可以在中枢神经系统(Central nervous system, CNS)等不同组织中检测到克隆序列。结合患者生前一系列时间点的血液样本,表明对组织中感染HIV细胞的分析代表了HIV感染史的档案。事实上,分析从HIV感染者尸体提取的样本是研究持续存在的HIV病毒库的一种令人信服的方法。

跨组织追踪HIV

Chaillon等人获取了6名长期接受ART治疗的患者的组织,在其死亡后六小时内进行尸检。参与者患有严重的合并症,其中几个选择在死亡前中断ART,研究人员在对他们的尸检中发现了病毒血症。样本来自包括CNS在内的28种不同的织。研究者对组织中的HIV核酸进行量化,并从每个组织中获得一组(中位数7) 全长HIV包膜核酸序列。利用序列分析法确定系统发育和遗传关系,采用生物信息学方法跟踪感染细胞如何在组织中分散和迁移。

HIV核酸可在大多数组织中检测到。与先前的发现一致,CNS组织中的HIV核酸水平较低,但可检测到,即在ART治疗过程中会发生CNS感染并持续存在。个体内所有的HIV核酸都高度相关,但可以检测到组织内的分化证据。总体来说,HIV病毒核酸是遗传多样性的,但Chaillon等人也在不同组织中发现了序列相同的原病毒,相同序列表明这些原病毒是克隆的。这些克隆成员在许多组织中被检测到,为了解感染细胞如何在个体中分布提供了有用的见解。近来,Patro等人证明,序列几乎相同的原病毒实际上具有不同的整合位点,可能是相同病毒感染不同细胞的结果。

值得注意的是,一些在死亡前中止ART的志愿者,尸检时的组织分析显示,在多个解剖部位均有被感染的细胞,这些位置可以作为病毒传播的中心,这些中心是中止ART后病毒血症反弹的来源。

任何尸检项目的招募都存在明显的伦理问题,但对于HIV研究,志愿者本身往往是最先提出尸检的人。这一代HIV感染者将领导研究人员,成为研究志愿者。从推动科学进步这一角度上说,尸检是HIV感染者留给这世间最后的礼物。

(报道:贾盛崧)

参考文献:Journal of Clinical Investigation 2020;130:1611-1614

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