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HIV,也许没那么简单——癌基因帮助感染HIV的细胞稳态增殖

作者:刘元、沈颖

美国卫生局官员和专家于今年7月10日宣布,曾被认为“治愈”的“密西西比婴儿”在距离其第4个生日还有2个月,停药2年多后体内再次检测出HIV。这是医学界“抗艾”的又一重大挫折,说明攻克艾滋病的任务远比想象的复杂、艰难。

2014年3月3日至6日, 在美国波士顿举行的逆转录病毒和机会性感染大会上,会议的焦点再一次集中在一名HIV病毒感染的新生儿身上,患儿在刚出生仅仅4小时后便接受了抗逆转录病 毒药物治疗。在随后将近9个月的时间里,患儿体内未检测到HIV病毒,毫无疑问,这一事件又为治愈艾滋病带来了新的希望。然而,大会上最令人大开眼界的两 项研究给出了一个警告,HIV没那么容易被治愈,研究揭示了HIV病毒是如何在体内继续悄无声息存活着,即使病毒感染看似已被降服了。此外,研究还引出了 另一问题,长期服用抗HIV药物是否会给患者带来罹患癌症的风险。

来自加利福尼亚州长滩岛的这 名“幸运儿”和去年大会上著名的“密西西比婴儿”几乎如出一辙。而如今,这名“密西西比婴儿”已经3岁大了,同样在出生后不久就接受了抗逆转录病毒治疗。 到年初的机会性感染大会为止,已经停止治疗 23 个月,患儿没有任何病毒复发的迹象。 而这次报道的病例,虽然这名患儿目前仅有9个月大,而且仍在接受抗病毒治疗,竟然迅速成为《纽约时报》的头条新闻。“现在庆幸为时尚早”,加州大学圣地亚 哥分校的病毒学家Douglas Richman这样评论。

相 信不仅是Richman,许多学者都会有这样的想法,当然,之所以会让Richman和其他学者如此谨慎,是因为HIV病毒很像原子弹爆炸后幸存下来的 “小强”,因为它可以深深地埋藏在细胞内,把自身的DNA“编织”到感染宿主细胞的染色体内,只要维持着这样的休眠状态,就可以逃避抗病毒药物和宿主免疫 力的攻击,而这些存在潜伏病毒感染的细胞池可以存活数十年,如果想完全治愈HIV,就必须完全祛除这些复发的根源——细胞池。

事实证明,Richman的担忧不无道理,美国卫生局官员和专家于今年7月10日宣布,曾被认为“治愈”的“密西西比婴儿”在距离其第4个生日还有2个月,停药2年多后体内再次检测出HIV。这是医学界“抗艾”的又一重大挫折,说明攻克艾滋病的任务远比想象的复杂、艰难。

在这次大会上,两项发表在 《科学》杂志上的研究阐述了HIV病毒死而复燃的新机制。这两项研究重点解答了以下问题:患者在接受了强有力的抗病毒治疗之后,完全停止了新生病毒的产 生。但在数年内,连长寿的免疫细胞都相继死亡了,为什么这些病毒感染的细胞却没有完全消失?一种可能性是部分感染的细胞仍在制造新的HIV病毒,新的病毒 成功躲避了免疫攻击和药物,同时继续感染新的细胞,不断地填充细胞池。有研究显示偶尔会发生这种情况,尤其在药物难以到达的组织,但同时也有很多研究者认 为这种情况其实不在少数;而另一种更可能的解释则是被HIV感染的细胞进行了复制,也就是稳态增殖的克隆过程。

这两项新研究的试验对象是8位已经接受抗逆转录病毒治疗达14年的HIV感染者。研究人员在不同时间点采取了患者的血细胞进行检测。通过检测,研究者总共确定了2500多个HIV病毒DNA序列插入的精确位点。

当一个人感染了HIV病毒以 后,病毒自身会产生数以十亿计的病毒拷贝数,而这些病毒会感染新的细胞。在感染新细胞的基因组中,这些HIV病毒往往会随机插入自身的基因遗传物质,因此 在细胞基因组的数百万个不同的位点中可以找到HIV病毒的DNA。但研究人员在长期存活患者体内所发现的情况并非如此,华盛顿大学西雅图分校的临床病毒学 家Thor Wagner发现,在参与研究的3位患者的两个或更多个细胞内,有将近40%的病毒整合位点是相同的,这表明感染的细胞正在进行自我复制,同时把病毒 DNA保留在最初整合位点里。

与 著名儿科医生Lisa Frenkel和病毒学家James Mullins团队一起共事的Wagner说:“稳态增殖理论已经存在很长一段时间了。”而比利时Rega医学研究所流行病学病毒学家 Anne-Mieke Vandamme则评价:“这是非常非常令人兴奋的研究。

在美国马里兰州国家癌症研究 所,HIV病毒耐药项目主任Stephen Hughes领衔的一个研究小组在另外5位患者体内发现了几乎相同的情况。“我们发现,整合位点并不是随机的。” Hughes说。事实上在1位患者体内,有大约一半的感染血细胞,其HIV病毒的DNA整合在人类DNA中的位点几乎完全相同。

这可能是自然选择的一种形 式,可以用于解释为何少数整合位点具有明显优势。研究人员提出一项大胆的假设,如果HIV整合在会引起细胞加速生长的基因组位点,换句话说也就是细胞组织 迈向发展为癌症的第一步,那么这些细胞池中的克隆会获得一定的进化优势。Hughes 研究小组在1位患者的细胞样本中证实了这一推论。该患者仅仅在一个相对较短的癌基因片段中就有15个HIV整合位点。

尽管已经有越来越多的证据表 明,那些长期接受抗病毒治疗的HIV感染者罹患癌症的风险较高,并且由于年龄及抗逆转录病毒药物和其他混杂因素的影响,患癌的原因难以确定。同样来自华盛 顿大学西雅图分校的Frenkel说:“我怀疑该研究结果可能与HIV感染患者会发生更多癌症相关,但目前还没有明确的证据。”

Wagner还说,两个团队 的研究结果对试图清除细胞池的“踢出与杀伤”(kick and kill)策略提出了疑问。目前有几个研究小组正在测试一些药物,这些药物能加速转录的过程,目的是迫使潜在的感染细胞复制病毒;当病毒释放出来以后,这 些感染的细胞将会死亡,而抗逆转录病毒药物则能清除这些释放出的HIV病毒。Wagner担心这些已经踢出病毒的细胞可能只会增加稳态增殖,而不会死亡。 他认为需要一些策略来直接靶向这些感染细胞。

HIV感染与癌症之间的联系具有一定的线索可循。现在,已经有许多的癌症治疗研究尝试选择性地消灭癌细胞,与此同时,不损伤健康细胞的生长,但如果将这一策略和目标应用于HIV的治疗,则会成为一个难以企及的要求。Wagner还说,其实他也不知道解决的方案将会是怎样。

(作者:刘元、沈颖)

参考文献:Science 2014;343:1188

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