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抗“艾”向微觀世界進發

2020-01-06 00:50:12 來源:健康報

  □記者 楊金偉


  人類抗“艾”之路已走過38年。38年來,全球防治艾滋病研究一刻也沒有停止。近日,由中國性病艾滋病防治協會主辦的第六屆全國艾滋病學術大會在浙江省杭州市召開。本次大會,科學家更加聚焦基礎科學,在微觀世界中找尋答案。清華大學醫學院教授、艾滋病綜合研究中心主任張林琦表示,攻克艾滋病要回到分子原子之間?!耙驗椴《九c細胞的相互作用就在分子之間,所以必須與病毒處在一個微觀世界,看清病毒真面目,在艾滋病病毒的每個基因片段、蛋白分子和機體產生的各種抗體等方面做文章?!?br />
  雞尾酒療法迎來升級版

  “如今,艾滋病已經變為一種可控的慢性病,每年有170萬個新發感染病例,而接受藥物治療的患者約有2000萬人,但至今仍然無法根治艾滋病,其疫苗研發困難重重?!奔词闺u尾酒療法得到充分推廣,但美國洛克菲勒大學教授何大一并不滿足于此。

  近年來,何大一將對抗艾滋病病毒的戰場從小分子藥物研究轉移到了大分子抗體研究。曾經的雞尾酒療法是通過3種或3種以上的抗病毒藥物聯合使用來治療艾滋病。何大一通過多年研究,篩選出多種中和活性強和廣譜性高的抗體,通過抗體工程的方法,將它們組合到一起,形成了雞尾酒療法的升級版?!鞍滩〔《究贵w的研究對根治艾滋病與疫苗研發,有著廣闊的應用前景?!?br />
  何大一團隊評估了250個不同抗體組合在一起的效果,挑選出幾個單一單克隆抗體,從中設計出一種雙特異性抗體。何謂雙特異性抗體?何大一介紹,該抗體像“V”形,一只“胳膊”連接艾滋病病毒表面薄弱位點,另一只“胳膊”連接識別病毒進入細胞所需的CD4分子,從而阻斷病毒進入細胞。在小鼠實驗和恒河猴實驗中,雙特異性抗體都展示出較高的抗病毒活性?!半p特異性抗體能夠一箭雙雕,在病毒進入細胞的關鍵位點進行阻斷,這是該抗體高效抑制病毒的重要原因?!焙未笠徽J為。

  “預防艾滋病,一個雙特異性抗體也許足夠,但對于治療,我們還要做更多努力?!焙未笠浑S后策劃了利用該抗體進行艾滋病治療。從治療和根治角度,何大一又設計出一種“Y”形雙特異性抗體。這種抗體在原來的基礎上,多出了一條“尾巴”,增加了喚醒體內細胞免疫反應的功能。

  那么如何評估判斷抗體抑制病毒的效果,是因為抗體的中和阻斷效果貢獻的,還是由于抗體所誘導細胞免疫反應而貢獻的?何大一在小鼠、恒河猴模型上分別做了實驗:一組抗體是正常的,另一組則是將“尾巴”中的基因進行改造而不發揮喚醒功能,比較兩組抗體抑制病毒的效果。結果顯示,第一組抗體抑制病毒的時間更早,病毒載量下降的速度也更快?!霸摽贵w喚醒免疫功能的貢獻值很可觀,在小鼠模型上可達45%,在恒河猴模型上可達31%。這說明該抗體不僅有中和病毒的能力,還具備喚醒細胞免疫功能的作用?!?br />
  何大一表示,雖然目前的抗病毒藥物具有很強的抑制作用,但對于已經被病毒感染的細胞沒有多少效果。一旦停藥,病毒載量會立即反彈。而抗體不僅能抗病毒,還能對病毒感染的細胞有直接殺傷作用,變被動等待轉為主動刺激,對于治療甚至根治有廣泛應用前景。此外,藥物每天都需要服用,而抗體可以每周或每月使用一次即可。

  結構生物學助力疫苗設計

  在美國國立衛生研究院傳染病與過敏研究所疫苗研究中心結構生物信息學實驗室主任周同慶看來,疫苗設計就像是汽車組裝。當還不知道如何造車的時候,會先把車拆卸,再學習組裝。疫苗設計也是如此,因而選擇一種抑制病毒能力強又具有普遍性的抗體至關重要。周同慶及其合作者在眾多艾滋病患者血樣中發現了一種廣泛存在的VRC01抗體。這種抗體能抑制約九成全球流行的艾滋病病毒毒株,且具有普遍性,為疫苗的設計奠定基礎。

  “這是個逆向疫苗工程?!敝芡瑧c介紹,篩選出抗體只是“萬里長征第一步”,更重要的是了解抗體的產生過程,來重塑抗體的“生產車間”。之后,設計出疫苗,激活產生這一類抗體的特殊免疫細胞,通過初免—加強免疫策略,使得抗體逐漸成熟。

  周同慶的另一個策略是“黑貓白貓理論”。他解釋,不管是哪種抗體,只關心其能否攻擊艾滋病病毒表面的薄弱位點,揪出這些位點是該策略的關鍵。周同慶和合作者在2016年找到了其中一個名叫融合肽的位點。周同慶表示,融合肽雖然結構簡單,但如何利用結構生物學方法將疫苗抗原更有效地呈現給免疫系統,誘導出針對融合肽的抗體則是一個挑戰。

  “這兩種策略好比崗位招聘,第一種是找某一個學校特定專業的畢業生,第二種則是找專業對口的畢業生,各有側重,但基礎都是基于結構生物學和中和抗體的研究?!敝芡瑧c說,兩種方法均已開展動物實驗。

  “北京病人”照進現實

  2007年,患有白血病合并艾滋病的“柏林病人”在接受造血干細胞移植后,實現了“功能性治愈”。2019年,“倫敦病人”案例的證明此前“柏林病人”并非個例。通過基因編輯敲除成體造血干細胞上CCR5基因,再將編輯后的細胞移植到艾滋病患者體內,有可能成為“功能性治愈”艾滋病的新策略。

  順著這個思路,首都醫科大學附屬北京佑安醫院主任醫師吳昊研究組與北京大學—清華大學生命科學聯合中心鄧宏魁研究組、解放軍總醫院第五醫學中心陳虎研究組合作,在國內首次完成基因編輯干細胞治療艾滋病和白血病患者,并在《新英格蘭醫學雜志》上發表了相關研究論文。

  據吳昊介紹,CCR5-Δ32純合突變的CD4陽性T細胞具有抵御HIV感染的能力。這一基因突變后,免疫細胞表面的CCR5受體就會發生變化,艾滋病病毒無法與受體結合,從而達到抗病毒效果。在成體造血干細胞上敲除CCR5基因,將編輯后的造血干細胞移植給患者。造血干細胞在患者體內增殖、分化,最終可以形成抵御HIV病毒感染的免疫細胞。更重要的是,該策略編輯成體細胞,不會遺傳給后代,不存在倫理問題,是理想的治療策略。

  “從基礎研究到臨床研究,我們關注兩個主要目標,一個是基因編輯后的干細胞回輸到體內的安全性,另一個是編輯后的造血干細胞是否能夠長期在體內存活,也就是可行性?!眳顷唤榻B,在小鼠試驗成功的基礎上,2017年至2019年9月,吳昊研究組開展了相關臨床實驗。在19個月的觀察中并未發現基因編輯造成的脫靶及其他副作用。

  “未來的研究領域將著重于基因編輯效率和臨床應用安全?!眳顷槐硎?,除了艾滋病和白血病,其他血液系統相關疾病,如β地中海貧血等,均有希望利用以基因編輯技術看到臨床治療的曙光。

  張林琦表示,這是世界上首次報道通過基因編輯技術敲除人體造血干細胞CCR5基因,回輸給艾滋病及急性淋巴細胞白血病患者,在安全性和有效性等研究方面,獲得了寶貴的數據?!拔覀冇欣碛上嘈?,新一代的基因編輯技術一定能夠在治療和治愈艾滋病的道路上發揮更大作用?!?br />

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