在发现HIV之初，美国国立卫生院曾豪言，将在20世纪内开发出HIV疫苗，并在全球范围内根除艾滋病。但是，近30年过去了，尽管人们尝试了多种方法，也设计了很多艾滋病疫苗，终究还是没有开发出一个理想的HIV疫苗。
艾滋病是一种因人类免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus，HIV)感染引起的获得性免疫缺陷综合征（Acquired Immune Deficiency Syndrome，AIDS），人体免疫细胞是该病毒的宿主，一旦感染HIV，该病毒即会造成CD4⁺T细胞量进行性下降，引发各种机会性感染，是一种严重危害人类健康的传染性疾病。自1981年6月5日首度临床发现以来，AIDS已造成了全球3000万以上的人口死亡。
据估计，每天有6500人新感染HIV，超过7500例感染者因AIDS死亡；每天有1800名新生儿一出生就感染上艾滋病毒，45%的感染儿童在2岁之前死亡。艾滋病的流行分布存在明显的地区差别，非洲的撒哈拉以南地区是艾滋病的高发地区，共有约2240万存活的AIDS成年和儿童患者。2008年，艾滋病在该地区夺去了140万患者的生命。
在发现HIV之初，美国国立卫生院曾豪言，将在20世纪内开发出HIV疫苗，并在全球范围内根除艾滋病。但是，近30年过去了，尽管人们尝试了多种方法，也设计了很多艾滋病疫苗，终究还是没有开发出一个理想的HIV疫苗，一些HIV疫苗在灵长类动物体内能够起到非常好的保护作用，但是在人体却无效；一些HIV疫苗能够刺激机体产生抗HIV的保护性抗体，但是这些抗体却很难与病毒颗粒结合产生中和效应；此外，减毒活疫苗、重组病毒基因疫苗、DNA疫苗等也被证实存在诸多安全性缺陷和疗效不确定性，无法在短期内进入临床。
艾滋病仍然在全球肆虐！
艾滋病病毒介导的免疫抑制
HIV感染是一个多因素参与的过程，包括宿主和病毒两个部分，最终引起免疫抑制病理效应。HIV的生命周期相当复杂，而且具有高度基因变异性。因此，疫苗的设计要求机体的免疫系统能够针对HIV病毒的多个基因变异序列产生足够的交叉反应和广泛应答。
HIV高度变异的逆转录特性可使得病毒产生多个不同亚型和多个循环重组体，从而能让病毒可以成功地逃避宿主的免疫系统，并引起宿主免疫细胞进行性耗竭。病毒感染宿主细胞后，病毒会直接破坏CD4⁺T细胞，或通过诱发T细胞的程序性细胞死亡，引起细胞的凋亡和/或坏死。
在调控和附加基因的帮助下，HIV病毒能够利用多种方法和策略来抵御机体免疫细胞介导的凋亡和细胞毒效应，从而保证其在宿主体内的存活。这种复杂且掠夺式的感染过程会进行性削弱个体对病原微生物感染的免疫反应能力，使被感染者容易出现机会性感染。
HIV疫苗策略
一个有效的HIV疫苗的终极目标是预防感染。但是，在感染早期，若疫苗接种能降低病毒载量及控制病毒复制，使患者的血清病毒在感染初期即维持在一个较低的稳定水平，这对减缓或阻止疾病的进展也是有益的。经典的传统疫苗方法是刺激体液免疫，以一种类似于杀死病原物质的方式来产生重组蛋白质亚单位或多肽疫苗。历史证明这些疫苗已成功地对抗了很多病原物，比如：脊髓灰质炎病毒、流感病毒和乙肝病毒，然而这种类型的HIV疫苗的有效性还未经证实。
HIV抗体疫苗
AIDSVAX B/B二价重组HIV疫苗是全球第一个有望进入三期临床试验的艾滋病疫苗，由美国加州的疫苗制造商VaxGen Inc公司研发。该疫苗主要针对HIV gp120（HIV膜表面糖蛋白），旨在刺激机体免疫系统产生抗gp120抗体。gp120抗体能够结合并中和HIV病毒颗粒，使得机体在感染HIV后，能够迅速清除病毒，从而产生保护作用。但是，有关该疫苗的随机、双盲、安慰剂对照研究（ClinicalTrials.gov identifer: NCT00006327）结果证实，与安慰剂相比，AIDSVAX B/B并不能降低风险人群HIV的感染风险，亦不能降低HIV感染者血浆病毒滴度，而且疫苗接种者CD4⁺T细胞计数和抗体反应水平与安慰剂组亦没有明显差别。
HIV复杂的结构和复制过程以及包膜蛋白基因变异性高是导致HIV gp120重组抗体疫苗失败的主要原因。HIV病毒表面不变异的保守性受体和核心受体抗原为多种糖基化残基所包绕，针对上述受体蛋白的抗体很难与之结合并产生中和作用。而且，中和抗体在结合并清除HIV病毒颗粒的同时，会造成一定的选择压力，导致HIV病毒变异，使得基于产生中和抗体的HIV疫苗所产生的中和抗体对变异的HIV失去中和作用。
HIV细胞毒T细胞疫苗
考虑到HIV抗体疫苗的诸多缺陷，有研究机构提出，HIV疫苗应能够同时刺激机体产生抗HIV体液和细胞免疫反应。已有研究证实，减毒HIV病毒疫苗和复制缺陷病毒疫苗接种后，能够刺激机体产生相应的中和抗体以及CD8⁺T细胞介导的抗病毒细胞毒反应。但是，这些病毒疫苗也存在很大的安全性问题，如减毒逆转录病毒在体内重新获得毒力、感染新的组织细胞、病毒基因组与宿主细胞基因整合等，限制了其在临床上的应用。
除了减毒疫苗，安全性相对较高的复制缺陷的重组腺病毒和痘病毒疫苗，以及其他病毒载体疫苗是目前HIV疫苗研究的热点（见上表），其中个别疫苗已经进入临床试验阶段，但这些疫苗的临床应用也存在一定的缺陷。
重组腺病毒载体，特别是血清5型（rAd5）是HIV疫苗最常用的载体。rAd5能够刺激机体产生针对插入基因的强烈的细胞免疫反应。有研究比较了安卡拉病毒和rAd5两种重组病毒载体疫苗的抗病毒效应，结果证实，感染类人猿免疫缺陷病毒（simian immunodefciency virus, SIV）猕猴接种rAd5重组疫苗后，能够产生非常强的针对SIV的细胞免疫反应。
STEP试验
2004年12月，由美国默克公司（Merck & Co Inc）、美国国立过敏和传染病研究所（National Institute of Allergy and Infectious Diseases，NIAID）和艾滋病疫苗试验联盟（HIV Vaccine Trials Network，HVTN）组成的研究团队，开始对艾滋病新疫苗V520实施了一项名为STEP的全球性人体临床试验，以评估疫苗是否能预防HIV感染以及是否能减低HIV感染者的病毒载量。
被誉为抗艾疫苗中的“希望之星”V520，当时被看作是艾滋病研究史上最先进、最有前途的候选疫苗。研究者为它选择了一种弱化的普通感冒病毒Ad5，作为三种艾滋病病毒基因（GAG、NEF和POL）的载体。默克公司艾滋病毒基因疫苗的预期是刺激机体产生抗艾滋病毒的特异性CD8⁺T细胞抗体，并杀死艾滋病毒感染的细胞。在前期的恒河猴动物实验中（challenged with SIV and immunized with defective rAd5 vector），疫苗能够通过产生抗病毒的细胞免疫达到控制病毒载量和感染的作用。
该试验共入组3000名健康、未感染艾滋病毒的志愿者，但入组志愿者都属于感染艾滋病的高危人群；同时，另外一个II期临床试验在南非进行，同样的疫苗以三倍剂量给予受试者 (NCT00413725, HVTN 503, Phambili)。但是，人体的STEP试验并未获得阳性结果，研究证实该疫苗不仅不能预防HIV-1感染，也不能降低已感染HIV病毒患者体内的病毒载量，更出人意料的是，HIV疫苗使已经感染腺病毒（Ad5）且Ad5抗体滴度高的患者更易感染HIV病毒。基于以上结果，数据安全监督委员会终止了试验，STEP试验以失败而告终。默克公司也随即宣布，这一历经数年的艾滋病疫苗以失败告终。医学界称之为“灾难性的失败”，甚至可以与“挑战者号”航天飞机的失事相提并论。
导致STEP试验失败的可能原因包括：疫苗接种之前Ad5的感染致使Ad5特异性CD4⁺T淋巴细胞增殖，因此血清Ad5阳性的患者对HIV病毒的易感性增加。以Ad为载体的HIV疫苗诱导产生迅速的免疫耐受功能，阻止了T细胞介导的对抗抗原的作用。HIV病毒暴露之前，Ad特异性抗体的存在可能是默克公司HIV疫苗最早的假说。另外，由于疫苗仅能产生平均3表位的特异反应，CD8⁺T细胞反应对HIV抗原反应并不广泛。而且，70%的受试者产生相对中等水平的免疫反应。
默克疫苗试验提示，在开始临床试验之前，应更多更深入地调查由HIV疫苗诱导的免疫反应，试验范围应更广包括在非人类的灵长类。疫苗诱导的记忆细胞的特性和产生（主要依赖CD4⁺T淋巴细胞辅助细胞和树突状细胞的激活）均对疫苗效果产生直接影响。同时，也要对包皮切除及合并感染情况进行评估。将来HIV疫苗的研制应针对产生记忆性CD8⁺T淋巴细胞，具有更强的细胞毒潜力以对抗HIV感染细胞。
2009年12月24日， Adel Benlahrech等人通过体外试验证实，Ad5血清阳性自愿者体内分离的淋巴细胞，与Ad5感染的自体DC相互作用后，会导致Ad5特异性记忆CD4⁺T细胞活化/扩增。活化的Ad5特异性记忆CD4⁺T细胞上调表达a4b7 integrins和CCR9（粘膜-homing表型），及CCR5（HIV-1感染所必需的趋化因子受体）。更重要的是，该CD4⁺T细胞对R5 tropic HIV-1的易感性明显增加。
上述研究表明，在既往感染Ad5的人群，以腺病毒为载体的HIV疫苗接种会激活体内Ad5特异性记忆CD4⁺T细胞，该细胞对HIV-1的易感性较之其他CD4⁺T细胞强，且具有向粘膜组织迁移的特性。因此，在Ad5⁺的人群，HIV腺病毒疫苗反而会增加接种者感染HIV的风险。
RV144试验
STEP试验的失败促使大家寻找新的HIV疫苗。由美国国防部和泰国卫生部组织的代号为RV144的临床试验为全球疫苗研发人员带来了新的希望（ClinicalTrials.gov identifer:NCT00223080）。该试验测试了一种结合有两种疫苗的新药：ALVAC HIV（由赛诺菲•巴斯德研制），这是一种金丝雀痘病毒载体，它表达HIV的env、gag和pro基因，在药物中作为启动组件；接下来起作用的是AIDSVAX，它在药物中作为“助推器”组件。该试验纳入16000余位志愿者，一半人接种了疫苗（试验组），最后试验组只有51人感染艾滋病毒，这一数字在安慰剂组为74。
以前，这两种疫苗单独试验时的结果为阴性，而在这次试验中，这两种疫苗的联合使用在试验组中表现出31.1%的有效性，并且与安慰剂组相比有统计学差异（P=0.04）。另外一个发现是该药虽然可以预防感染，但对病毒载量却无影响。发生这种情况的原因可能是由于抗体的中和作用，而不是由细胞免疫引起，由此可以推测疫苗是针对病毒进入过程起作用的，而不是通过细胞毒T淋巴细胞来清除病毒载量。
但是，我们还是应该对RV144试验的结果保持谨慎乐观，该试验测试了一个概念，即由ALVAC HIV与抗体联合作用产生的细胞免疫，加上同时由AIDSVAX增加的CD4⁺T细胞数量，增强了免疫效果，试验结果有统计学意义。该试验和以前试验的一个重要区别是：以前试验没有观察到对HIV感染的保护作用，原因是研究人群不一样，该试验是由相对低风险人群组成。
2009年10月21日美国《纽约时报》网站以“艾滋病疫苗试验显示其保护效用甚微”为题对RV144试验做了批判性报道。报道认为在接种疫苗的大约8200人当中只有51人感染艾滋病，而在大约8200名接种空白对照剂的人当中共有74人感染。研究报告的作者承认，这么微小的差别在统计学上无足轻重。而且，这些数据可以从其他角度来分析，从而使结果毫无意义。若以“符合方案人群-ITT人群”数据进行分析，即只包括了完整接种疫苗或无效对照剂并从头至尾参加试验的12450人，结果证明这种疫苗的有效性只有26%，而且还有16%的可能性是这一试验结果是偶然的；若以完整“意向性治疗人群-PP人群”数据进行分析，它包括了以前就已感染艾滋病的那7个人，也证明这种疫苗的有效性为26%，试验结果无统计学差异的可信区间为8%。而临床试验存在明显统计学差异允许的可信区间是5%。该试验使人类在与HIV的斗争中再次受到打击。
DNA疫苗
DNA疫苗是研究的另一个方向，有几个已进入临床试验阶段。DNA疫苗是通过遗传工程学方法将DNA放入生物体内以产生或增强一个预期的免疫学反应（体液和/或细胞免疫）。典型的DNA疫苗是一种含有能编码特异目标蛋白基因的双链质粒。通常，DNA疫苗会包含两种基因，即病原相关蛋白和宿主来源的免疫调节蛋白基因，接种后，DNA疫苗可通过一系列步骤释放“危险”信号，激活淋巴细胞产生针对DNA编码抗原的免疫反应，前者会刺激机体产生针对病原相关蛋白的免疫反应，后者则可增强上述免疫反应。
GeoVax Labs公司已经开展了一种组合的HIV DNA疫苗的IIa期临床试验，这种方案由一种DNA疫苗与MVA病毒载体平台构成，前者针对HIV病毒产生初始免疫，后者则起到加强免疫的作用。这种组合方案经证实能够使人体产生相应的细胞介导的免疫应答。此外，诺华公司也在开发一种经阴道粘膜注射免疫的质粒DNA疫苗，病毒抗原（比如HIV-gag蛋白）由质粒DNA编码，在体内表达后会被质粒聚乳酸甘氨酸微粒载体包覆，以增强其免疫原性。尽管该疫苗刺激机体产生中和抗体的效果并不好，但是猕猴在接种该疫苗后，能够产生针对SHIV的有效免疫保护效应。这些数据表明，诱导更强的CTL反应，是今后HIV疫苗开发不容忽视的环节。
一些技术革新，进一步拓宽了DNA疫苗的前景。修正后的基因优化策略包括改进的RNA结构设计和增强免疫佐剂被证实可加强DNA疫苗的有效性。例如，优化密码子合成及提高蛋白表达可提高T细胞应答、增加抗体募集。外源基因导入的方式也是显著影响HIV疫苗有效性的因素之一。活体电穿孔法（EP）通过使注射部位暴露于高强度的电脉冲而使细胞膜出现暂时性的通透增加或不稳定，可显著增强疫苗的作用。
最近一些研究提示，活体电穿孔法导入质粒DNA刺激免疫应答与活病毒载体相似，几乎没有不良反应发生。因此，活体电穿孔法结合改进疫苗配方可能会促进HIV疫苗抗原的导入。
结束语和展望
尽管近期HIV的发病机制和免疫学研究取得了一定进展，但HIV的防控和治疗仍然是全球科学家面前的巨大障碍。研发有效、安全的HIV疫苗仍然是当今全球健康工作的重点。当然，除了艾滋病疫苗，其他一些简单却仍有效的HIV预防方法，比如节欲、使用避孕套和包皮环切，再辅以教育都必须继续在全球推广，直至出现更好的疫苗。现有的艾滋病抗逆转录病毒治疗（ART）尽管能够有效延缓HIV感染者的疾病进程，延长他们预期寿命。但是，ART治疗并不能从根本上清除患者体内的病毒，也不能有效防止病毒的播散。
（作者：王敏骏）
参考文献：《Current Opinion in Investigational Drugs》2010;11:192-202