科普：艾滋病治愈的希望-病毒潜伏库

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       什么是艾滋病？

  艾滋病，即人类获得性免疫缺陷综合症（acquired immunodeficiency syndrome，AIDS），其是由人类免疫缺陷病毒（HIV）引起的一种全身免疫系统疾病。因为HIV是一种主要感染人类T淋巴细胞的病毒，其会造成表达CD4+的T淋巴细胞的逐步死亡，而缺少了CD4+T淋巴细胞的免疫系统，，会逐步丧失人体的免疫能力。因此，艾滋病患者容易感染各种疾病，并可发生恶性肿瘤，死亡率较高。


  现在艾滋病的治疗方式
  目前在全世界，还缺乏能够彻底根治艾滋病的疗法。现阶段艾滋病的治疗目标主要是最大限度和持久的降低病毒载量；获得免疫功能重建和维持免疫功能；提高生活质量；降低HIV相关的发病率和死亡率。为了得到上述目的，1996年，美国华裔科学家何大一提出，通过三种或者三种以上的抗病毒药物联合使用来治疗艾滋病，因其药物配制方法和鸡尾酒配制方法相似，故称做鸡尾酒疗法，学术上更多地叫做“高效抗逆转录病毒治疗”，即HAART。病人在使用HAART疗法后，血浆病毒载量可以下降到无法检测的水平以下（50 copies/ml）。因此，1996年，何大一被美国《时代》周刊评为风云人物，2001年美国时任总统克林顿向其颁发了“总统国民勋章”。然而好景不长，当病人停止HAART疗法之后，病毒血浆载量出现了反弹，这表明艾滋病并没有被彻底治愈。


  为何会发生反弹？
  HIV进入人体后，首先会攻击具有CD4+的T淋巴细胞。因为HIV是一种负链逆转录RNA病毒，其在进入细胞之后，会通过逆转录美形成前病毒，而前病毒在整合酶的作用下，会整合到人体基因组中。而在人体中，存在一种静息的CD4+T淋巴细胞，这种细胞可以长久的保持稳定，但是当受到某些外界环境刺激的时候，就会激活。因此，当HIV整合到静息的CD4+T细胞中，病人体内就会形成一个潜伏库，而这个潜伏库就会导致当HAART疗法停止的时候，血浆病毒载量出现反弹。虽然静息的CD4+T淋巴细胞也会随着时间逐步激活，但是在服用HAART疗法的同时，通过机体自身的新陈代谢过程，消除整个潜伏库需要大约67年的时间。因此，对于艾滋病患者来说，这几乎是一个不可能实现的目标。


  潜伏库存在的机制有哪些？
  在体内HIV-1潜伏的保持机制依然是没有完全清楚的。潜伏感染细胞可能够通过在转录后水平机制来得到维持（即细胞核RNA输出的抑制和通过microRNA对于HIV-1翻译的抑制）。然而，大多数的潜伏感染细胞HIV-1的感染在专利水平上均出现了阻碍的情况。HIV-1的转录抑制对于整合后潜伏的建立和维持是至关重要的。几个因素造成了整合的HIV-1前病毒的转录沉默：1）整合进入宿主基因组的位点，这个位点在细胞内染色质的环境以及转录干扰的机制；2）整合的前病毒的亚核的空间位置；3）宿主转录的关键诱导因子的缺乏，例如NF-κB（活化的B细胞的kappa轻链增强子的核因子）或者NFAT（活化的T细胞的核因子），这些是不再静息的细胞的核中和各种刺激的瞬时活化的细胞中所没有的；4）转录抑制因子的存在,如CTIP2（COUPTF相互作用蛋白2），DSIF（DRB-敏感诱导因子），NELF（负延伸因子）和TRIM蛋白家族（三围基序）；5)HIV-1启动子的染色质结构和核小体抑制子的存在；6）HIV-1启动子的表观遗传控制（组蛋白翻译后修饰，例如乙酰化，甲基化和DNA甲基化）；7）细胞内阳性转录延伸因子b的隔离（P-TEFb），其是由细胞周期依赖性激酶9（cdk9）和人细胞周期蛋白1组成的，是由HEXIM-1（HMBA以无活性形式组成的复合物）/7SK snRNA(7SK小核RNA)无核武调节的未激活的形式；8）病毒转录因子Tat的亚最适浓度，其通过介导的激酶复合物P-TEFb的HIV-1启动子的招募，组蛋白修饰酶和ATP依赖的染色质重塑复合物对于转录和转录合成能力是有需要的。



  现在清除潜伏库的几种策略
  根据HIV潜伏的机制的研究，现在科学家提出了几种策略：1、“shock and kill”。即激活-杀死策略，该策略主要希望使用一些药物，来激活潜伏的感染细胞，比如一些PKC抑制剂，如prostratin，NF-kb的激活剂等等，之后再利用机体自身的免疫细胞或者HAART疗法杀死激活的感染细胞；2、利用基因治疗的方法，清除机体内存在的整合的病毒基因组。该技术主要利用现在比较热门的ZFN，TALEN和Cas9技术，通过基因编辑的方式，准确的切除存在于静息的CD4+T细胞中的HIV基因组。值得一提的是，在这方面，复旦大学生命科学学院朱焕章教授组在体外模型中，利用ZFN靶向切除HIV的LTR，取得了不错的效果；3、利用基因编辑的技术，修改CCR5受体。因为HIV进入T淋巴细胞，除了需要CD4+受体外，还需要CCR5辅受体，利用基因编辑技术，将人体的CCR5进行编辑，使其不能被HIV识别，如柏林病人，则可以保证T淋巴细胞不被HIV攻击。但是上述三种方式皆存在一定的问题，第一种方法主要在于药物毒性，效率高的激活剂会造成全身T细胞激活；第二种方法则是存在导入困难的问题；第三种方法目前来看是最有可能成功的方法，但是因为涉及造血干细胞德改造和回输，难度依然不小，但是幸运的是，已经有相关的方案进入了临床实验。


  展望
  从1986年发现艾滋病以来，人类和艾滋病的斗争经过了一个艰苦和漫长的过程。从最开始认为是不治之症，到现在通过HAART疗法能够帮助病人将艾滋病变成一个慢性疾病，人类在和艾滋德斗争中取得了一定的成绩。但是由于病毒潜伏库的存在，导致患者体内的HIV一直无法彻底清除，使得艾滋病患者不得不终生服药。但是，随着人们对HIV潜伏库机制了解德越来越多，越来越多的激活方法正在进行研究。也许在不久的将来，我们就能够找到清除病人体内HIV潜伏库的方法，而这一天的到来，或许意味着艾滋病将成为一种普通的传染疾病。



来源：转化医学网