时间过得总是很快，12月已经开始了，2015年也马上就要过去了，迎接我们的将是崭新的2016年，2015年三大国际著名杂志Cell、Nature和Science（CNS）依然刊登了很多亮点耐人寻味的研究，本文中小编就盘点了2015年Science杂志发表的一些非常有意义的病毒学重磅级亮点研究。1.Science：为何HIV候选疫苗不能抵御感染？
文献来源：Science 2015 Jul 30
近日，刊登在国际著名杂志Science上的一项研究报告中，来自杜克大学等处的研究者通过研究揭示了为何艾滋病病毒疫苗试验联盟(HVTN)505临床试验中使用的候选疫苗不能够有效保护机体抵御HIV的感染，尽管其可以潜在诱导机体产生抗HIV的抗体，这种特殊疫苗可以刺激抗体识别HIV及肠道中发现的微生物（部分是机体的微生物组成员）。
研究者表示，这些抗体的出现是因为疫苗会增强机体对肠道微生物存在的抗体效应，这或许可以帮助解释为何HVTN 505候选疫苗并不能够很好地发挥作用；然而理解候选疫苗不能保护机体抵御HIV感染的机制或许可以为后期HIV疫苗的研究提供很好的思路和线索。
HVTN 505的研究利用了一种疫苗临床研究方案，即志愿者通过原始或最初的疫苗进行接种后随即进行第二次加强疫苗注射；这项研究中，研究者检测了接受原始增强疫苗参与者的样本，结果发现，大部分疫苗诱导的抗体都可以识别HIV的表面蛋白gp41，但这些抗体并不能够中和HIV，相反这些抗体具有多反应性并且可以识别常见细菌的蛋白，比如大肠杆菌等。研究者指出，这种多反应性仅可以促进靶向作用gp41的无效抗体的产生，而这些抗体并不会有效中和HIV。
在HIV急性感染期的患者中，大多数的抗HIV抗体会靶向作用gp41但其并不会中和HIV；此前有研究表明这些天然产生的抗体很有可能来自于肠道中的免疫细胞，其可以被微生物组刺激，从而引发多反应性。当前研究中，研究者表示，机体的微生物组或许会影响疫苗诱导的免疫力，在此基础上研究者将特殊的疫苗诱导的抗体谱系追踪到了一种多反应性的前体，其同样可以识别肠道微生物。
后期还需要进行大量的研究来揭示微生物组如何影响疫苗诱导的抗体的产生以及作用效率，这对于后期开发潜在有效的HIV疫苗或将带来巨大帮助，当然深入理解微生物组影响疫苗诱导的免疫力或许可以帮助揭示最有效的机体免疫反应。
2.Science：HIV衣壳蛋白惊现水结构，抗艾药物新思路
文献来源：Science 2015 Jun 4
HIV病毒的衣壳蛋白六角形结构，在病毒的生命周期中有重要作用 全球约有35万HIV感染者，而HIV一直在不断地适应并发生变异。为了应对这一情况，科学家们试图找到清晰的HIV关键蛋白质，并解释其在病毒生命周期至关重要的作用。有了蛋白质的清晰图像，科学家们能够更好地了解身体如何对抗病毒，以帮助未来生产新的，更有效的抗病毒药物。在最近几年，科学家已经使用各种技术来确定HIV衣壳蛋白的结构。
Stefan Sarafianos是密苏里大学医学院分子微生物学和免疫学副教授，他和他的团队一直在确定衣壳蛋白在自然状态下的的详细结构图像。衣壳充当HIV病毒的“隐形斗篷”：病毒正在一个敌对的环境中复制的时候，它能帮助隐藏病毒的遗传信息。衣壳的稳定性微改变是感染成功的关键：太稳定的衣壳外壳，内部的“货物”就永远不会被正确传递；不够稳定的衣壳，其内容物会被身体的免疫防御检测，触发抗病毒反应。所以说衣壳的稳定性是攻克HIV一个关键。
Sarafianos和他的团队创造了一个目前最完整的HIV衣壳蛋白的模型。研究小组使用了一种名为X射线晶体学技术（X-ray crystallography）来解开蛋白质的秘密。通过集合蛋白的多个副本图片，他们拼接成有模式的晶格。随后，他们在晶体上打出高功率X射线束。通过摸索分析X射线在打到蛋白时候发生何样的散射，研究人员制作出蛋白质的3D图。“但这个3D图没有意义，一直到我们制作出蛋白质的原子模型，能匹配这个3D图，”Karen Kirby，本文的作者说道。
研究人员构建出HIV衣壳模型后，他们惊讶的发现了蛋白质之间区域有序的水分子结构。通过仔细观察他们意识到数以千计的水分子有助于稳定复杂的衣壳支架。他们推测，这是整个衣壳包装稳定性的一个重要因素。为了检验这一假设，他们用化学品使晶体脱水，随后蛋白质的结构改变形状改变。这一变化表明，水分子帮助衣壳维持灵活结构并变化不同的形式，这对病毒的生命周期有关键作用。
这个新发现势必对抗病毒药物的研究带来重要参考信息和新的思路。
3.Science：一滴血检测病毒感染史
霍华德休斯医学研究所（HHMI）的研究人员开发了一项新的技术，使人们有可能通过一滴血来检测目前和曾经任何已知人类病毒的感染情况。这个方法称为VirScan，是一种有效的测试病毒感染的替代诊断方法。文章发表在最新一期的Science杂志上。
VirScan工作原理是筛查血液中存在的针对任何206种已知感染人类的病毒的抗体。我们的免疫系统在检测到病毒首次入侵的时候，会产生病原体特异性抗体，即使病毒感染清除后，它仍然可以继续生产那些抗体持续几年或几十年。所以说VirScan不仅能识别免疫系统正在积极应对的病毒感染，而且还提供了个人过去的感染史。
Elledge和他的同事合成了超过93000个病毒编码蛋白的DNA短片段。他们将这些DNA片段插入细菌感染病毒——噬菌体中。每个噬菌体生产相应的蛋白质肽单位，并会将肽表露在其表面外壳上。这些噬菌体将1000多种人类病毒中发现的所有蛋白质序列都表露了出来。血液中的抗体通过识别嵌在病毒表面抗原决定簇，找到病毒目标。为了执行VirScan分析，所有的被改造过表露一定肽的噬菌体被混合到血液样品中。血液中的病毒抗体发现并结合特定的病毒抗原决定簇上（这个抗原决定簇是在改造表达的肽结构内）。然后，科学家提取抗体，洗去除了少数结合在抗体上的噬菌体以外的其他物质。通过测序这些噬菌体的DNA，便可以识别哪些病毒肽片段能被血样中的抗体识别结合。这便告诉我们到底一个人的免疫系统以前遇到过那些病毒，无论是通过感染还是通过接种疫苗。 Elledge估计需要大约2-3天处理100个样本，假设在测序工作保持在最佳状态。
为了测试方法的可行性，研究人员使用它来分析从已知感染了病毒（特别包括HIV和丙肝）患者那得到的血样。事实证明，它的检测很准确。准确度保持在95％至100％，而且特异性灵敏——对于没有感染的个人，并未得到错误地识别。因此研究人员表示相信它的真实性。
Elledge和他的同事们用VirScan分析569个来自四个国家的个人的抗体，检查了大约1亿的潜在抗体/抗原决定簇的相互作用。他们发现，平均每个人有针对十个不同病毒的抗体。正如预期的，抗某些病毒更常见于成年人而非儿童，这表明孩子尚未暴露于这些病毒中。位于南非、秘鲁、泰国的个人，多半在美国的个人有抗更多病毒的抗体。研究人员还发现，艾滋病病毒感染者有比非HIV感染者存在更多的抗病毒抗体。
Elledge说，这个方法其实不限于对抗体的检测。他们正在用它来寻找那些攻击人体自身的组织并与癌症相关的某些自身免疫性疾病的抗体。类似的方法也可用于筛选其它类型的病原体抗体。
借助VirScan，科学家可以通过运行一个测试就能确定哪些病毒感染了个体，而不受限于必须对特定病毒进行分析。这种中立的方法可以有助于发现影响个体健康的意外因素，同时也增加了分析比较大量人口病毒感染情况的可能。这个全面的病毒分析大约耗费25美元/每血样。
HIV病毒非常善于躲避免疫系统的追踪同时也让HIV的疫苗研究停滞不前。这种“特异功能”或许也正可以成为HIV病毒的致命弱点。
最新一期的《Science》发表了一篇评论文章，分析了如何通过分析HIV病毒的家族进化树来研究病毒的传播扩散。HIV病毒是一种RNA病毒，变异速率很快。这就导致每一代的新的HIV病毒和他们的父辈在遗传物质上略有差异。如果两株分离的HIV病毒遗传物质的核酸序列越接近，他们可能越晚从共同的祖先那分开。了解到这样信息，我们可以追踪病毒的传播扩散方式，进而制定精准的干扰治疗策略来针对HIV病毒。
这个方法的核心假设是，如果两个人携带的HIV病毒的核酸序列差异小于1.5%，那么很可能这两个人来自于同一个“传染群体”（transmission cluster），他们HIV感染事件是密切相关的。通常认为，HIV病毒在传代过程中的突变率是恒定的，研究者可以据此构建一个生物分子钟来估算携带者是何时感染病毒的。再结合在同一个地理区域内的HIV携带者那得到的信息，研究者能够构建类似航线图那样的图像来估测HIV病毒的传播方向和速率。已经有几个课题组进行了类似的研究。
一个雄心勃勃的团队（PANGEA_HIV）计划测序超过2万人携带的HIV病毒基因组。这些携带者将来自于四个泛撒哈拉地区的国家。这个团队旨在测试是否可以通过HIV病毒的系统进化来预测新的感染的发生率，进而反过来可以揭示对HIV的感染的干预措施是否能够有效。
然而，通过测序分析HIV病毒的家族系谱也存在一些局限性。同性恋在HIV的传播中起着很大作用，尤其是男同性恋。已经有些国家判定传播HIV和成为同性恋者是犯罪行为，有些人担心那些政府会获取这些研究的证据，从而发现这些同性恋者的私人信息。来自美国纽约的Mark Harrington说：”用这个研究并不能证明到底是谁传染了谁HIV病毒，只能表明他们在HIV传染中是密切关联的。我们并不希望看到在各种法庭出现HIV传播的诉讼，因为仅凭不同携带者感染了类似的HIV并不能确定是谁感染了谁。“
那些男同性恋们该膝盖一痛了，他们或许会受到“责备”，因为研究者或许会给出他们能够感染周围的女性的结论，即便他们或许根本不会通过某些途径传播HIV给女性。
5.Science：科学家有望开发出强效的HIV疫苗
文章题目：Protective efficacy of adenovirus-protein vaccines against SIV challenges in rhesus monkeys
一篇发表在国际杂志Science上的研究论文中，来自贝丝-以色列-迪肯尼斯医疗中心 （ Beth Israel Deaconess Medical Center ）的研究人员通过研究开发出了一种新型的HIV-1疫苗方案，其包含了一种由纯化的包膜蛋白增强的病毒载体，这种新型疫苗可以为一半已接种的非人类灵长类动物提供完全的保护作用，来帮助抵御猴免疫缺陷病毒(SIV)的六重攻击，SIV是一种和HIV类似的可以感染非人类灵长类动物的病毒。
基于临床前的研究数据，这种新型疫苗策略的HIV-1版本目前正在进行1/2a阶段的国际临床研究；研究者Dan H. Barouch说道，此前我们研究发现，基于腺病毒载体的HIV-1候选疫苗可以针对SIV提供部分保护作用，而本文中研究者进行了两项最新研究，他们评估了由纯化的包膜蛋白增强的26型腺病毒（Ad26）载体疫苗给机体提供的保护效力。
相关研究结果表明，病毒载体的启动外加包膜蛋白的增强作用会给一半已接种的动物提供完全的保护作用，而这明显地改善了此前的研究结果；此外这种新型疫苗还会增加保护机体的程度以及抗体反应的多功能性，而且在病毒载体Ad26启动后包膜蛋白也会发挥其潜在的功能。
目前控制全球HIV的流行需要新型的工具、大胆的策略和多国研究者的通力合作，后期研究者将同更多的HIV领域专家合作来开发保护性的HIV疫苗，研究者希望尽快将这种新型疫苗投入到人类临床试验中，从而为HIV疫苗的研究提供更多的研究数据和创新性成果。
6.Science：抗病毒药物研发需要另辟蹊径
尽管目前可以导致人类疾病的病毒有数百种之多，而被批准的抗病毒疗法只有不到10种。大多数被批准的抗病毒药物针对的是病毒持有的酶类物质，包括蛋白酶与DNA聚合酶等。这类直接作用于病毒的抗病毒药物（direct acting antivirals，DAAs）在治疗HIV与丙肝病毒的过程中获得了巨大的成功，然而这一方式在推广时受到很大限制，尤其是一些反复流行的，目前没有很好的针对性疫苗或抗病毒疗法的病毒类型。
常规研发得到的DAA类药物主要的缺陷在于其覆盖面太窄。对于一个药来说，20亿美元的金钱成本与10到12年的研发周期使得这一研发思路变得既昂贵又低效。另外，由于病毒的出现往往是不可预测的，这一研发思路很难对全球的人类健康提供充分的保护。最后，常规的，单一类型的DAA类药物很容易使得病毒快速产生耐药性。
目前世界上流行的或者流行过的，缺乏特异性治疗方法的病原体包括登革热病毒，这类病毒每年造成4亿的感染量；冠状病毒SARS-CoV与MERS-CoV，这两类病毒分别造成了2002年呼吸道疾病大爆发以及2012年中东地区的呼吸道疾病。线状病毒埃博拉，它目前正在非洲地区大规模流行。这些病毒都急需有效的疗法，而且显然某种特异性的疗法无法解决所有这些问题。
广谱性的药物能够满足上文提出的这一要求。这一思路能够在早期实验中大幅降低研发的经济成本与时间成本，而且在后期的临床试验中也能够消除潜在的风险。一些针对性的广谱药物一旦被批准用于其它的病毒类型，便能够刺激经济发展，同时也能够巩固对未知病毒风险的预判与防护。广谱的抗病毒疗法也能够适用于病毒侵染确诊之前的初步治疗，从而增强病毒的控制。
广谱性抗病毒疗法第一次被提出是在1970年，当时一个叫做ribavirin的药物首次被发现。Ribavirin能够特异性抑制病毒DNA与RNA的合成，从而抑制其侵染功能。前临床期的研究显示ribavirin能够针对一系列病毒类型，所以当时在美国内部ribavirin以及干扰素被共同用于辅助基于DAA的抗HCV病毒疗法。
更令人振奋的是下一代核酸与核苷酸仿制物得到了成功的开发。举例来说，BCX4430是一类腺苷酸的仿制物，它能够抑制9个家族，20多种RNA病毒的复制。前临床期实验表明这一药物对于非人灵长类动物现状病毒的感染具有明显的治疗效果。T-705，同样也是一个核氨酸的同源物，目前正在接受临床试验。CMX001（也叫brincidofovir）是一个由脂质分子结合核苷酸的类似物。这一药物可以抑制多种DNA病毒。目前CMX001已经进入了III期临床试验阶段。此外还有许多该类型的药物正在研发中。
另外还有一种广谱的治疗手段，即从宿主入手。由于病毒的复制依赖于宿主的部分信号通路，这些关键的信号分子便成为了有希望的抗病毒靶点。目前进展最为顺利的是cyclophilin A的抑制剂DEB025（也叫alisporivir）以及SCY-635。它们能够影响蛋白质的折叠，或者影响先天免疫反应等。这两类药物目前发现能够抑制多种DNA以及RNA病毒的感染，分别接受临床II期与III期的检验。此外，宿主细胞内质网a-糖苷酶也是有效的抗病毒靶点，在此不再赘述。
目前得到批准的针对宿主功能的药物同时表现出对多种病毒的治疗效果，可以作为一类有效的开发思路加以考虑。比如宿主体内的两类激酶cyclin G associated kinase (GAK) 以及AP2-associated protein kinase 1 (AAK1)能够调节病毒在胞内的运输。目前得到批准的抗癌药物erlotinib与sunitinib分别针对GAK与AAK1，研究发现它们能够抑制多种病毒的活性。另外，nitazoxanide是得到美国FDA批准的一类治疗寄生虫引起的腹泻的药物，它也被证明可以治疗多种病毒感染。这一结果说明可以从已有的其它药物中寻找有效的抗病毒药物。
针对宿主的功能是一类有前景的抗病毒治疗思路，但它本身也有一定问题。比如，宿主中的的蛋白质的功能往往比较复杂，如果完全不搞清楚其作用机制，那么贸然用于治疗可能会出问题。而且，体外实验并不能应用于体内实验。毒性也是其中一个需要考虑的问题。
总之，作者认为目前治疗病毒感染需要联合三个方面：1. 常规DAA药物，2. 针对宿主功能的药物；3. 已有药物重新监测其抗病毒活性。 来源：生物谷 本期编辑：Tony
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发表于 2015-12-6 19:25:43
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