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美国艾滋病防治药物和仪器研发的新成果

发布人:zml  发布时间:2014年11月30日 07:59:50  浏览量:

美国艾滋病防治药物和仪器研发的新成果
一、研制防治艾滋病的抗体和疫苗

1.艾滋病毒抗体或抑制因素研究的新发现

⑴发现能有效中和艾滋病病毒的两种广谱抗体。

2009年9月4日,美国加州斯克里普斯研究所,免疫学和微生物学教授丹尼斯·伯顿领导研究小组,在《科学》杂志发表的研究成果表明,他们发现了两种新的能够有效中和HIV的广谱性抗体:PG9和PG16。

研究小组使用新技术,对1800名来自非洲、英国、美国、泰国和澳大利亚的艾滋病感染者的血液进行分析,找到这两种抗体。这是10多年来科学家首次发现强效HIV广谱性抗体。另外,研究小组还首次发现艾滋病病毒感染细胞的蛋白质基序,这些抗体可以攻击这个蛋白质基序。该发现,有助于科学家研发和设计出新的艾滋病疫苗。

迄今为止,科学家尚未找到治愈艾滋病的方法。鸡尾酒疗法可以控制病毒,制造疫苗的种种努力目前多以失败告终。因为艾滋病病毒发生了多次变异,而且每个人感染病毒的情况都不相同,每一种病毒对免疫系统的反应也不一样。

此前,研究人员也找到过一些广谱性中和抗体。但这些抗体,都来自欧洲和美国的艾滋病病人,因此不太具有典型性。

而新发现的这两种抗体,似乎具有非常强效的中和病毒的作用,与其他已知的广谱中和抗体相比,它们能够中和范围更广的、来自不同分化枝(或群体)的病毒。

伯顿表示,本项研究的最终目的,是研发出产生抗体的疫苗,以阻止艾滋病病毒在人际间传播。他说,研究小组下一步将着力找出,刺激身体免疫系统,制造PG9和PG16抗体的免疫原,而找到的免疫原可能会被作为备选疫苗。

⑵发现两种艾滋病病毒的强力抗体。

2009年11月,杜克大学医学中心人类疫苗研究所穆尼尔·阿拉姆和巴顿·海恩斯、哈佛医学院陈兵等人组成的研究小组,在美国《国家科学院学报》上发表研究报告称,他们发现名为2F5和4E10的两种强力抗体,能够阻断艾滋病病毒(HIV)的感染。这项发现,为研制新的、更有效的艾滋病疫苗展示了一个新方向。

研究小组在研究2F5和4E10中发现,它们十分罕见,属于广效性中和抗体,能够阻断若干不同的HIV毒株。HIV有其致命的薄弱之处,即所谓的病毒外层包膜近侧区。在这一区域,靠近病毒包膜的一部分外蛋白质层,会在细胞融合和感染过程中短暂开放,从而使病毒有几分钟的时间暴露在抗体面前。而这两种抗体正是利用这个机会与病毒绑定,从而阻断HIV。

研究人员表示,要控制病毒感染,还面临着这样的问题:在艾滋病病毒感染者中,这两种抗体十分罕见,而目前的试验性疫苗还不能产生这些抗体。此外,这类抗体的“机会之窗”也十分狭窄。

阿拉姆说,病毒目标区域也许只开放15分钟甚至更短,除非抗体与目标十分接近,并做好了准备,否则就不会起作用。这意味着要设计出新型疫苗,可诱导更多的这类抗体,让它们在感染的最初阶段即投入战斗。

研究人员发现,2F5和4E10都具有很长的、一圈一圈的蛋白质片段,这些片段具有疏水性,这意味着它们容易被脂质吸引。这样,抗体要成功对接到HIV的外膜区域,有赖于抗体可依附在HIV外层类脂包膜上,而这些包膜中就含有脂质。

该研究小组已开始设计一种含有脂质成分的疫苗。海恩斯指出,在这些中和抗体的所有功能中,病毒粒子脂质反应性作用,给研究提供了一个关键性切入点,即免疫系统需要看到什么才会产生这类抗体。基于这些发现而设计出的新型疫苗,目前已开始进行动物试验。

⑶分离出17种强效艾滋病毒抗体。

2011年8月17日,有关媒体报道,美国斯克里普斯研究院、生物技术公司等多家研究机构组成的一个联合研究小组,与国际艾滋病疫苗倡议组织(IAVI)合作,分离出17种能广泛中和艾滋病毒(HIV)变种的新抗体,为设计候选疫苗提供了新的标靶。

中和性抗体是由血液中获得性免疫细胞,暴露于病毒后产生的一类可溶性蛋白。在血液中,它们能与病毒结合,阻止其进一步感染人体细胞,并可导致病毒颗粒裂解,引起“中和”反应。由于中和性抗体可以在病毒感染人体细胞之前将其“消灭”,因此,如果此类抗体在人体暴露于HIV之前就存在,将可以预防感染发生。

这17种新的强效广谱中和性抗体(bNAbs),是从4名HIV阳性患者血液中分离出来的,它们有些能与HIV表面的不知名分子结构或表位结合,这意味着在设计疫苗时,可供选择的标靶大大增加;而且其中一些抗体,阻止HIV感染的效力,比以前开发的抗体强10倍到100倍。

⑷发现可保护细胞免受艾滋病病毒感染的蛋白质。

2012年1月,美国罗切斯特大学医学中心、纽约大学朗格尼医学中心和法国几家研究机构组成的一个国际研究小组,在《自然·免疫学》网络版上发表研究成果称,他们发现,一种名为SAMHD1的蛋白质,能切断病毒复制所需基本材料的供给,保护免疫细胞免受毒性最强的普通艾滋病病毒HIV-1感染。这一发现,为寻找新型药物标靶,提供了一种可能的,有利于能减缓疾病进程。

2011年,研究人员在巨噬细胞及其相关的树突状细胞中,发现了这种SAMHD1蛋白,在有SAMHD1存在的地方,HIV-1几乎无法复制。巨噬细胞是专门吞掉或破坏入侵细菌的。

研究人员解释说,当一种病毒,比如HIV感染细胞时,它会劫持细胞的分子材料用于自身复制,这种分子材料以三磷酸脱氧核苷酸(dNTPs)的形式存在,是病毒用于复制其DNA的基本材料。

最近的研究发现,SAMHD1能保护细胞,使病毒无法破坏它们的dNTPs仓库,从而切断HIV所需原料的供给,这一过程称为“核苷酸仓库耗竭”。

研究人员认为,从本质上讲,是SAMHD1让病毒挨饿。HIV虽然进入了细胞,但没有原料就不能在宿主细胞内复制新的DNA,也就无法造成破坏。所以,大部分普通型HIV不会感染这些细胞,而是主要在另一种不同的细胞——CD4 T-细胞中复制,因为CD4 T-细胞不含有SAMHD1,却有一个健康的dNTPs仓库,病毒就能避免感染含有SAMHD1的免疫细胞,也就不会惊动更多免疫系统引发抗病毒反应来攻击它们。

此外,病毒HIV-2和SIV则发展出一种名为VPX的病毒蛋白,能直接攻击SAMHD1,这样一来,它们就能感染巨噬细胞和树突状细胞。

研究人员表示,目前,尚不清楚SAMHD1和VPX,怎样影响HIV-1和HIV-2的毒性。其中一个可能是,就像一个饥饿的人,变得越来越不顾一切地想要得到食物,当病毒面临原材料短缺,基因突变会更快发生,以突破SAMHD1的道路封锁。这种持续不断的变异是HIV的一个特征,这给治疗带来更大的困难。

研究人员还指出,理解SAMHD1保护细胞的机制,为选择治疗方案提供了一种新策略。比如,找到一种方法,给不含SAMHD1的细胞中加入SAMHD1,或减少那些易受感染细胞中的dNTPs的数量,以此来阻止或减缓病毒的传播。

⑸发现一种可抑制艾滋病病毒的蛋白。

2012年5月,美国国家卫生研究院(NIH)免疫调节实验室保罗·卢索博士领导的研究小组,在美国《国家科学院学报》上发表论文称,他们在感染艾滋病毒(HIV)患者的血液中,确认了新型的HIV抑制蛋白。在实验室的研究中,这种名为CXCL4或PF-4的蛋白质,可与HIV直接结合,使其无法依附或进入人体细胞。

研究人员称,CXCL4隶属于名为趋化因子的分子家族,能帮助调节身体内部免疫细胞的运动。20世纪90年代中期,科学家通过实验发现,4种趋化因子可发挥HIV抑制剂的功能。这些趋化因子,连同CXCL4或能够调节患者体内的病毒复制水平,从而控制艾滋病的发展速度。

卢索表示,CXCL4在HIV“外套”上黏着的位置,似乎与其他已知的、针对HIV的封闭抗体及药物的攻击位置不同。研究小组还与疫苗研究中心的研究人员一起,共同确定黏合部位原子水平的晶体结构,这有望在未来艾滋病的治疗和疫苗研制中发挥作用。

此外,CXCL4还在许多方面,与其他4个主要的HIV抑制趋化因子不同:首先,其他趋化因子需通过与一至两种细胞受体,即CCR5和CXCR4受体,相捆绑来抑制HIV感染,病毒可附着于这两种受体以进入免疫细胞,而CXCL4则可直接附着于病毒的外层表面之上。其次,CXCL4还能结合种类繁多的HIV菌株,以阻止感染,而无需担心其对应的受体的特异性。最后,其他趋化因子主要由免疫细胞所制造,而CXCL4则由血小板所制成。

卢索及其同事还将开展进一步研究,以便更好地了解CXCL4在艾滋病中发挥的作用,并确定趋化因子,在人体内是否也能如在实验中一样具有防护效应。

⑹发现艾滋病毒的一个天然杀手。

以往研究发现,在300个感染艾滋病毒(HIV)的人中,大约有1人,能不用药物而通过一种叫做细胞毒素T淋巴细胞(CTL)的“杀伤”细胞株,自然地控制住这种病毒。这种艾滋病毒天然杀手,是怎样发挥作用的呢?

2012年6月,一个由美国、日本、加拿大和德国四国研究人员组成的国际小组,在《自然·免疫学》上发表论文称,他们已经发现上述艾滋病毒天然杀手的运行秘密,为开发HIV疫苗带来了光明前景。

研究人员经过深入研究后发现,秘密的关键不在于杀伤性细胞的数量,而在于它们发挥作用的原理:这些极少数个体的CTL细胞株上有一种受体分子,能更好地识别被HIV感染的白细胞而攻击它们。

研究小组观察了10位HIV感染者,其中5位需要服用抗逆转录病毒药物来控制HIV,而另外5位被称为“精英控制者”,不用服药也能保持健康。研究人员发现,杀伤性细胞,找到感染细胞和抗击它们的方法是不同的。精英控制者,拥有的是含有T细胞受体的杀伤性细胞,它们专长于识别被HIV感染的细胞。

研究人员指出,在研制HIV疫苗的尝试中人们一直失败,因为所制造出的T细胞受体并非有效类型。研究人员说,下一步将研究这些受体为什么会具有这种能力。HIV已经暴露了它的另外一个秘密,即某个特殊个体怎样来有效地控制病毒。HIV的每个秘密,都让人们在与艾滋病的战斗中处于更有利位置,最终造出控制它们的疫苗。

2.推进防治艾滋病疫苗的研制

⑴艾滋病疫苗研究取得新进展。

2005年10月,纽约大学的尼娜及其同事组成的一个研究小组,在《临床研究》杂志发表研究成果认为,HIV病毒感染后疾病的恶化与体内类浆树突状细胞(pDCs)的数量,呈反比关系。pDCs细胞,是树突状细胞家族的一个亚型,负责产生体内绝大多数的Ⅰ型干扰素。pDCs细胞数目的增多,有利于控制艾滋病毒的感染。

据悉,尼娜研究小组发现了Ⅰ型艾滋病毒,激活人类pDCs细胞的机制。研究人员指出,Ⅰ型艾滋病病毒激活pDC细胞,至少需要细胞和病毒间的两种相互作用。首先,包膜蛋白与人体免疫系统中一种重要免疫细胞CD4相互作用。其次,病毒的核酸,尤其是RNA通过Toll蛋白样受体,作用于pDCs细胞。

在由Ⅰ型艾滋病病毒造成的慢性感染病人中,可以观察到典型的pDC细胞数目减少。这种pDCs细胞数目的减少,与高病毒负荷、CD4数目减少,以及机会感染的增加密切相关,而所有这些表现,通过抗逆转录病毒疗法作用,并不十分显著。研究人员通过识别,刺激pDCs细胞发挥作用的Ⅰ型艾滋病病毒的活性成分,以及其他的抗原呈递细胞,发现树突状细胞DC发挥功能的重要途径。从而使得艾滋病毒疫苗的研制,及其相应的免疫疗法,取得新进展。

⑵针对艾滋病毒的治疗性疫苗初试成功。

2006年8月,在第16届世界艾滋病大会上,美国匹兹堡大学医学中心的查尔斯•里那尔多等人组成的研究小组报告说,一种针对艾滋病毒(HIV)的治疗性疫苗,已在小范围临床试验中显示出疗效,这为人类战胜艾滋病带来了希望。

新疫苗的作用机理,是提取并“训练”人体内的关键免疫细胞,学会识别HIV病毒,再把它们注射回病人体内。在试验中,研究人员首先让HIV病毒感染并杀死“辅助T细胞”,所遗留下来的物质中包含了供HIV病毒繁殖所用的特殊蛋白质,这些物质被注入另一组名为“树突状细胞”的免疫细胞中。然后,研究人员把这些含有HIV病毒蛋白的细胞,注入含有“杀伤T细胞”的溶液中。这样一来,杀伤T细胞就被教会了更好地识别艾滋病毒并摧毁它。相比于病毒本身,树突状细胞似乎更善于识别HIV的蛋白质,因此,该试验中很重要的一步就是利用辅助T细胞来合成HIV蛋白质。

研究小组在18名艾滋病毒感染者身上,进行了新疫苗试验。他们从病人身体中,提取树突状细胞,并在实验室中以HIV病毒蛋白培养它们,然后再把这些经过训练的树突状细胞,注射回同一病人体内。结果发现病人在接受HIV蛋白质注射6周后,T细胞免疫反应得到了增强。

目前,由于HIV病毒善于躲避免疫系统,所以制造真正的HIV疫苗还很困难。科学家希望这种治疗性疫苗,将来能使人体免疫系统更好地攻击HIV病毒,从而不再需要使用抗菌药。里那尔多说,我们的最终目标,是只使用少量药物或完全不用药物治疗。如果用治疗性疫苗控制了这种病毒,而不再终生服用抗菌药物,那将明显减少目前病人服药产生的副作用和费用。

⑶寻找艾滋病疫苗研制的新途径。

2009年5月,费城儿童医院首席科学家菲利普·约翰逊领导,俄亥俄全美儿童医院病毒学家里德·克拉克参与的研究小组,在《自然·医学》杂志网络版上发表研究成果称,他们绕过常规途径,开发出一种新型艾滋病疫苗,并成功使猕猴,对一种与艾滋病病毒极为相似的猿猴免疫缺陷病毒(SIV),产生免疫。这项成果,为人类艾滋病疫苗的研究带来了新希望。

约翰逊说,过去研制艾滋病疫苗的尝试,大多集中于使用一种物质激活人体免疫系统,使其产生抗体,以期消灭病毒,防止感染。然而临床试验的结果并不乐观,正如人体自身不能产生有效反应来防止艾滋病感染一样,艾滋病疫苗也无法引起保护性免疫反应。 

据有关报道介绍,约翰逊与克拉克两位专家,经过十余年的摸索,采取跨越式战略,绕过先前研究所关注的天然免疫系统反应,另辟蹊径,采用基因转移技术,达到防止感染艾滋病的目的。

这项研究分两个过程:在第一阶段,研究人员首先创建一种被称之为附着性免疫蛋白的类抗体蛋白,这种蛋白将起到绑定SIV并阻断其感染健康细胞的作用。在证实它能够有效防止SIV感染后,研究人员通过基因转移技术,把它放置到另一种中转病毒。他们选取了一种被称为腺群病毒(AAV)的病毒,作为携带该类抗体蛋白的中转病毒,因为它能有效地插入DNA中,也容易进入猕猴细胞和人体细胞。

在第二阶段,研究人员把携带类抗体蛋白的腺群病毒,注射入猕猴肌肉,这样植入的基因就会制造出附着性免疫蛋白,进入到血液循环系统。一个月后,再对接受过免疫的猕猴注入能导致猕猴艾滋病的SIV病毒。结果表明,绝大多数接受过疫苗注射的猕猴,都对SIV感染产生了免疫,所有猕猴均未出现艾滋病症状。实验一年后,在接受过免疫的猕猴血液中,还存有较高浓度的类SIV抗体。而对照组中,未进行免疫的猕猴,则都被SIV感染,且三分之二死于艾滋病并发症。

⑷发现首个有一定免疫效果的艾滋病疫苗。

2009年9月24日,负责美国军方艾滋病疫苗研究的杰罗姆·基姆,与泰国医疗研究人员一起,在曼谷召开新闻发布会宣布,他们通过大规模试验发现,一种新型艾滋病疫苗,能把艾滋病病毒感染风险降低约1/3。据称,这是目前全球第一种被确认的,有一定免疫效果的艾滋病疫苗。在泰国,研究人员进行了有1.6万多人参与的大规模试验后,得出这一试验结果。

杰罗姆·基姆说,尽管新型疫苗效果有限,但这是首次获得证据,确认我们能够拥有一种安全有效的预防性疫苗。

抗击艾滋病这一“世纪瘟疫”的最佳武器,就是研制出有效的艾滋病疫苗,这已经成为科学界的共识。但是多年来艾滋病疫苗的研制,一直未取得实质性突破,全球几项主要的疫苗临床试验先后受挫。对这次发布的这项成果,许多专家仍持谨慎态度。

⑸研制可降低猿类艾滋病病毒感染率的新疫苗。

2012年1月5日,麻省贝斯以色列女执事医疗中心,免疫学专家丹·巴鲁赫领导的研究小组,在《自然》网络版上发表论文称,他们开发出的一种实验性猿类免疫缺陷病毒疫苗,可大幅降低恒河猴感染猿类艾滋病病毒的风险,让接触一次SIV的恒河猴感染病毒的概率减少80%。SIV是导致人类感染艾滋病的HIV(人类免疫缺陷病毒)的“远亲”,因此,这项研究,为人类研制出有效的HIV疫苗指明了新方向。

巴鲁赫表示,这并非科学家们首次成功研制出SIV疫苗,过去研制的SIV疫苗能让猕猴免于制造SIV病毒的SIV菌株伤害,但这些疫苗的保护效应很难延续到HIV上,因此,他们决定另辟蹊径。

巴鲁赫小组给几群恒河猴,分别注射了不同的二期SIV疫苗,这些疫苗包含一种经过遗传修改后含有SIV基因的病毒,接下来,让由表达同样基因的另一种病毒组成的“帮手”疫苗,来增强其功能。半年后,该小组让这些猴子,感染一种与疫苗菌株不同的SIV菌株。

结果表明,一种由腺病毒,与经过遗传修改的痘病毒组成的“帮手”疫苗,在预防感染方面表现最好。接触一次病毒后,没有接受疫苗的猴子中,有3/4感染了SIV;而接受新疫苗“庇护”的猴子中,只有12%感染。

研究小组继续让猴子一星期接触一次SIV,接受新疫苗的猴子最终也感染了病毒,但血液中病毒数量相对低得多。经计算,新疫苗能把猴子接触病毒一次后感染SIV的概率,减少80%。他们还分析了猴子免疫反应的几十种特征,发现恒河猴免疫系统中发挥保护作用的关键部位。而且,抗感染能力最强的猴子体内,产生了高浓度抗体。这些抗体,能依附到环绕在病毒周围的“包膜”蛋白之上,对抗SIV病毒。

二、开发防治艾滋病的药物

1.开发防治艾滋病的药物

⑴发现维生素能抑制艾滋病。

2004年7月,美国哈佛大学公共健康学院的研究小组,在《新英格兰医学杂志》发表研究报告称,他们对坦桑尼亚1080名感染有艾滋病毒的孕妇,进行跟踪研究。这些妇女每天服用一定剂量的维生素B、C、E。5年后,她们的发病率,比普通女性艾滋病毒感染者低50%左右。

研究发现,抑制艾滋病恶化的维生素日需量,是一般情况的6倍,但科学家们还不确定维生素是如何抑制艾滋病病情的发展,大部分专家推测这可能是因为患者体内维生素含量的提高,增强了自身的免疫能力。研究还发现,维生素A的添加可能影响这种疗法的效果。

此项研究的负责人认为,应将多种维生素疗法,运用到发展中国家艾滋病患者的早期治疗中。采用维生素疗法,可以延缓病人病情恶化,推迟抗逆转录病毒疗法(即鸡尾酒疗法)的使用,且费用也便宜。

⑵发明阻止艾滋病毒插入正常细胞染色体的新药。

2004年7月,有关媒体报道,美国默克药物公司的研究人员,研制出一种新型抗艾滋病药物。在猴子身上实验的结果表明,它能阻止艾滋病毒插入正常细胞的染色体,是艾滋病药物研制领域的一大突破,它将为越来越多的抗药性艾滋病毒感染者和艾滋病患者,带来希望。

艾滋病毒自身能产生三种酶——逆转录酶、蛋白酶和整合酶,以帮助艾滋病毒突破人体内的免疫防线,复制、感染、生存下来,并破坏人体的免疫功能。

现有治疗艾滋病的药物,主要都是针对逆转录酶和蛋白酶的抑制剂,由于这些药品的长期使用,近年检测到的抗药性艾滋病毒越来越多。因此,各国科学家目前都试图研制整合酶的抑制剂。

整合酶控制艾滋病毒插入人体的染色体,使之与人类染色体连成一体后,再不断复制、感染。由于它本身化学结构复杂,加上基因组接合的生物化学机理也很复杂,因此整合酶抑制剂的研制很难取得突破。

据报道,美国的研究人员已研制出一种新型整合酶抑制剂,并且在猴子实验中取得了明显效果。研究中,研究人员向短尾猕猴体内注射了一种转基因艾滋病毒病毒,其中包含了类似艾滋病毒的猴病毒的基因。在感染了这种转基因病毒数周后,短尾猕猴体内每毫升血液中的病毒数便达到数百万个,而其体内一种名为CD4的关键性免疫细胞几乎被完全破坏了。

但在研究人员向短尾猕猴注射了整合酶抑制剂一段时间后,其体内CD4细胞数量下降得到遏制,血液中的病毒数量也持续下降,60%猴子体内的病毒几乎降到零。

⑶研制治疗艾滋病的新药整合酶抑制剂。

2006年8月,在第16届国际艾滋病大会上,美国默克公司披露,他们正在研制一种全新的艾滋病治疗药物——整合酶抑制剂。根据该公司公布的临床试验数据,这种新药可快速减少患者血液中艾滋病毒的数量。

整合酶抑制剂,属于新类型的艾滋病治疗药物。它的工作机理,在于阻断一种酶。这种酶,能使病毒把它的遗传物质与宿主细胞的DNA结合起来,并进行自我复制。随着越来越多的患者对目前标准治疗方法产生耐药性,整合酶抑制剂为治疗艾滋病患者带来了希望。

这种新药的化合物代号为“MK-0518”。目前,研究人员正在对198名艾滋病患者,进行该药的临床试验。这些患者在感染病毒后,没有接受其他药物的治疗。治疗初期,每位患者的血液中,每毫升至少含有5000个可复制的病毒,同时具有较低数量的易受HIV病毒攻击的免疫系统CD4细胞,细胞数平均为每微升271~314个。6个月后的临床试验报告显示,有85%%至95%%服用整合酶抑制剂的患者,其血液中每毫升可复制病毒数降到50个以下,而他们的免疫细胞数则上升了139~175个不等。据默克公司公布的数据,该药物的副作用较小,主要表现是恶心、头晕及头疼。

⑷确认一种可清除艾滋病休眠病毒的药物。

2012年7月26日,美国北卡罗莱纳大学教堂山分校的微生物学与免疫学教授大卫·马格利斯领导,哈佛公共卫生学院、国家癌症研究所和加州大学圣地亚哥分校等机构相关人员参与的一个研究小组,在《自然》杂志上发表研究报告称,他们确认平常用于治疗特定淋巴瘤的药物“伏立诺他”,能够“唤醒”存储在艾滋病病人体内“休眠”的艾滋病1型病毒(HIV-1),这或许能够为完全根除人体内艾滋病病毒带来新希望。

艾滋病患者停止药物治疗后,再度出现感染的主要原因,是其体内免疫系统中持久存在“休眠”状态的艾滋病病毒,它们没有被抗艾滋病药物杀灭,一旦时机成熟就会出来危害患者。所以,肃清这些储存的病毒,正是找到治愈艾滋病方法的关键所在。

“伏立诺他”是一种去乙酰化酶抑制剂,通常被用于治疗特定类型的淋巴瘤。该研究小组进行了一系列实验,旨在确认和评估“伏立诺他” 唤醒“休眠”病毒的潜力。

由于艾滋病病毒会利用CD4+ T细胞进行复制,因此研究人员在实验开始时,测量了这种特定白血球内艾滋病病毒的活跃级别。随后,他们让处于抗逆转录病毒治疗稳定阶段的8名艾滋病病毒感染者,服用“伏立诺他”,再测量他们细胞中艾滋病病毒的活跃级别,并与之前的测定数据进行比较。对比结果显示,这些服用过“伏立诺他”的患者,CD4+ T细胞内的艾滋病病毒载量,平均增长了4.5倍。这证明,“伏立诺他”能够有效揭开,以休眠状态躲藏在正常细胞中的病毒面具。

大卫·马格利斯说,在艾滋病治疗中,长期而广泛使用抗逆转录病毒疗法,会带来严重副作用,并需付出高昂的医疗费用,所以必须寻找其他方式来治愈这种顽症。此次的研究,为直接攻击潜在艾滋病病毒感染提供了有力证据。针对“休眠”病毒醒来后的突袭,正是找到潜在艾滋病治愈之路的第一步,这为完全从人体内根除艾滋病病毒点亮了希望之光。

2.发现具有抑制艾滋病毒作用的新因素

⑴发现红眼树蛙的皮肤具有抑制艾滋病毒的作用。

2005年10月9日,美国《休斯顿时报》报道说,小小的红眼树蛙,可能是人们摆脱艾滋病困扰的关键所在。美国田纳西州范德比尔特大学斯科特博士负责的研究小组发现,澳大利亚红眼树蛙的皮肤中含有一种化学物质,它可以通过破坏HIV病毒来阻断艾滋病的传播。

据报道,这种化学物质,是红眼树蛙防卫武器中的一部分。红眼树蛙皮肤上的特殊腺体,能够产生并存储这种物质。当它们受伤或是受惊吓时,这种物质就会被释放出来,并且通过杀死细菌和病毒来防止感染,保护其自身的安全。

研究人员使用人体免疫细胞进行相关试验后发现,这种化学物质能够杀死HIV病毒微粒,但同时又不会破坏人体免疫细胞。研究人员认为,这种化学物质,是通过破坏每个病毒微粒的细胞膜来起作用的。它可能是通过在细胞膜上打孔,或者是经由一种“清洁作用”,使病毒微粒的细胞膜受到破坏的。

对此,斯科特表示,很多物质都能摧毁病毒细胞,但我们希望的是找到一种既能杀死有害病毒,又不会对人体免疫细胞造成危害的物质。这就是为什么我们会说,这些青蛙皮肤中的缩氨酸(frog peptides)是独一无二的。

更多的研究显示,这种物质能阻止艾滋病毒在细胞间的传递,从而阻止传染的发生。研究人员使用青蛙皮肤中的缩氨酸,来治疗一些受到HIV感染的细胞,然后又让这些细胞接触健康的细胞。研究结果显示,细胞上的HIV病毒都逐渐消失不见

报道说,人们希望更进一步的研究,能有助于研究人员制造出,一种可用于抑制HIV病毒和艾滋病的 “接触后”药物洗剂。

现在,研究人员也正在设想,利用这种特殊的化学物质制造出一种预防药物。如果某些人因为无防护措施的两性关系而接触到了HIV病毒,就可以在病毒可能存在的地方使用这种药物洗剂。即使是在接触之后的数小时使用,这种洗剂也可以发挥功效。目前,该项目的研究人员,已经获得了美国艾滋病研究基金会的批准,得以继续进行更为深入的研究。

同时,该研究也面临着一个问题,即澳大利亚昆士兰北部的雨林地区破坏严重,这就意味着红眼树蛙的数量正在逐渐减少。因此,红眼树蛙可能会成为最应该受到保护的物种之一。

⑵发现纳米银微粒能抗艾滋病毒。

2005年10月,美国德克萨斯大学奥斯汀分校和墨西哥大学联合组成的一个国际研究小组,在《纳米技术》杂志上发表论文称,他们完成了研究纳米金属微粒,与艾滋病毒HIV-1相互关系的世界上首例实验。结果显示,附着在HIV-1病毒上的大小约1纳米~10纳米的金属银微粒,能够阻止病毒与寄主细胞相结合。

研究人员在实验中,把纳米银微粒与泡沫碳、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)以及牛血清白蛋白(BSA)等三种不同的试剂混合,这样可以避免出现较大的结晶颗粒。

通过透射电子显微镜可观察到,泡沫碳中的纳米银微粒相互结合在一起,利用超声波将其表面的水去除后,研究人员得到了大量银微粒,大小在16.19(+-8.69)纳米左右,有二十面体、十面体或者形状拉长等各种不同的外形。PVP中的纳米银微粒,则使用甘油作为消溶剂,得到的微粒大小为6.53(+-2.41)纳米。而牛血清白蛋白试剂中的纳米银微粒,在硫磺、氧、氮等化学物质作用下,形成的稳定银微粒,大小约在3.12(+-2.00)纳米之间。

研究人员表示,三组微粒的形状,是通过不同的吸收光谱来分别确定的,而大小则利用可见紫外光光谱曲线图来描画。

随后,研究人员把三组纳米银微粒,与HIV-1细胞分别放入试管,在37℃环境中培养,3小时后,以及24小时后观察结果均显示,样本中HIV-1细胞无一存活。

研究人员发现,纳米银微粒浓度超过25ug/ml时,对HIV-1细胞的抑制作用更为明显。此外,相比之下泡沫碳比其他两种试剂的效果更好,同时银微粒的大小也不能超过10纳米。研究人员认为,纳米银微粒穿过HIV-1细胞中的醣蛋白,并借助醣蛋白上的硫磺残留物附着在细胞上,醣蛋白之间的空隙约为22纳米,正好可以容纳银微粒。

尽管实验结果表明纳米银微粒能够抑制HIV-1细胞,但研究人员表示,还需要进一步实验来观察其长期效果,同时人体试验也在计划中。由于前期实验证实,纳米银微粒能够有效地附着在其他微生物有机体上,因此,研究人员也将开展有关银微粒抗击其他病毒的实验。

⑶发现一种可用来设计抗艾滋病毒的新蛋白。

2006年5月30日,弗吉尼亚联邦大学梅西癌症研究中心,尼古拉斯·法雷尔教授等人组成的一个研究小组,在《化学生物》杂志上发表文章称,他们使用包含铂的小分子,创造了可以抑制艾滋病毒(HIV)和肿瘤中一个重要蛋白活性的过程。这个发现,可以帮助研究人员通过选择蛋白的锌指结构,开发出抗HIV和癌症的新药物。

研究人员说,HIV病毒中的NCp7蛋白,是一种锌指结构蛋白。当它暴露在铂复合物下,就会失去活性。他们观察到当HIV 的NCp7蛋白和铂反应,锌指部分的锌离子就会从蛋白链中突出。这就会使得蛋白的三维结构被打乱,整个蛋白形状被破坏。因为蛋白形状是蛋白能够行使生物活性的一个重要特征。

在整个过程中,设计一个对蛋白肽链有着高亲和性的铂药物,可以从活性位点中把锌去掉。文章中讨论了特殊的情况,即HIV的NCp7蛋白对HIV病毒的增殖很重要。如果研究人员可以抑制锌指结构蛋白的活力,他们就可以阻止病毒的扩散。

法雷尔教授说,有时,我们根据病毒靶点设计特殊的药物,但病人可以对治疗产生抗性,药物就会变得没有效力。这样,就需要设计一个新颖的生物过程和蛋白靶点,来开发抗病毒药物。

根据法雷尔的观点,这项研究,在某一天可以任意选择生物进程中,对癌症扩散有重要作用的蛋白锌指结构。通过应用开发抗癌药物的理念,研究人员希望设计出更多的有着很小副作用的临床试剂。

⑷发现能阻断艾滋病毒粒子形成的两种化合物。

2010年3月,美国斯克里普斯研究所,亚瑟·奥尔森实验室的研究助理亚历克斯·佩里曼与同事组成的一个研究小组,在《化学生物学和药物设计》杂志上发表论文称,他们发现两种化合物,可作用于艾滋病毒(HIV)蛋白酶的新结合点位,从而为开发出疗效更好的艾滋病新药奠定基础。

蛋白酶抑制剂,是艾滋病治疗中广泛使用的药物之一。通常情况下,HIV蛋白酶的形状会表明它的功能。在自我复制过程中,病毒会制成一种长的蛋白链,而蛋白酶会将其碎裂为更短的片段,以使新的HIV病毒粒子最终装配成功。

蛋白酶分子两侧生有两个剪刀样的襟翼,通过襟翼的开闭来完成从长蛋白链上分离出片段的任务。目前的HIV蛋白酶药物,即是模仿HIV蛋白酶链的某些区域,如裂解位点的形状,与蛋白酶中空部位的活性位点绑定,从而使蛋白酶失去效能,阻止HIV产生新的传染粒子。

佩里曼用计算机,对一种具有多重抗药性的,变异HIV毒株(V82F / I84V)的运动状况,进行模拟。结果表明,抗药性蛋白酶分子的襟翼,比普通蛋白酶分子的襟翼会开放得更多,且更灵活。当药物进入活性位点绑定凹槽时,要关闭襟翼就需要更多的能量,而目前的药物却无法提供这些能量。其结果是药物不会停留在绑定位点,凹槽还是会被HIV蛋白链所用,从而产生新的传染粒子。

通过模拟实验,佩里曼研究小组确定解决这个问题的方法。如同控制剪刀开闭,需要在剪刀柄上施力一样,研究人员设想,新药物应该能与蛋白酶两侧的可选位点绑定,从末端抑制襟翼,给抗HIV药物以足够的帮助来关闭襟翼,使蛋白酶失效。这些化合物,应该是一种“变构片段”,具有小分子结构,可转变分子的力学特性。

佩里曼研究小组为找到这种化合物,在过去几年里,对数百个化合物片段进行筛选。他们首先对分子的不同构象进行晶化处理,然后从这些晶体中筛选出一组片段,通过斯坦福同步辐射光源(SSRL),来判定它们中哪一个具有所需的结构特点。最终,研究人员发现两个采样:片段2-甲基环乙醇和吲哚-6-羧酸。通过附加x射线结晶实验证实,这些片段的确会与蛋白酶的新位点绑定,从而会改变蛋白酶的结构偏好。

有关专家认为,这项研究,能使研究人员窥探到,一个对抗HIV蛋白酶的,全新药物设计方法。研究表明,蛋白酶分子具有两个非活性位点绑定凹槽即变构部位,可用来开发对抗HIV耐药性的新战略。

佩里曼表示,实验证实了计算模型假设,即HIV蛋白酶具有除活性位点外的表面凹槽,可将药物绑定。以这些位点为靶点的药物,可使现在的活性位点抑制药物更有效。而将非活性位点作为药物标靶的战略,对其他疾病也有效果。尤其是,当存在基因突变导致抗药性出现时,更是如此。这两个新化合物十分微小,仅是“片段”。因此,目前还不能指望它们成为强力抑制剂。但这是一个开始,该研究结果,为开发新型的抗艾滋病药物奠定了结构基础。

三、研发防治艾滋病的新设备

1.开发检测艾滋病的新仪器

⑴研制出微型艾滋病检测仪。

在第15届世界艾滋病大会上,与会代表见到了世界上体积最小的艾滋病检测仪。它是由美国德克萨斯州的LabNow公司与德克萨斯州大学共同研制的。它体积比烤箱还小,便于携带,使用充电电池工作,能在15分钟内测出病人的CD4淋巴细胞的数量。这大大加快了检测速度,有利于医生及时对患者进行诊断和治疗。有关专家预计,这项成果将为边远地区的艾滋病诊断和治疗带来革命性变化。

目前,在许多发展中国家,农村地区的患者做艾滋病诊断,通常要等几周甚至几个月,才能拿到城市实验室的检测结果,这种延误经常给患者带来致命伤害。上述新产品将能够很好地解决这一问题。

LabNow公司总裁理查德·霍金斯表示,将为发展中国家免费提供2万台。他介绍说,这种检测仪实际上是一个数码读卡器,价格不到1000美元,每张芯片卡的售价不到5美元,非常适合不发达国家的患者使用。而时下广泛使用的艾滋病检测仪,体积与冰箱大小相仿,平均价格大约为7.5万美元。

⑵开发出可在家中检查艾滋病的测试仪。

2006年6月,《财富》杂志报道,美国宾西法尼亚州的奥瑞许科技公司,成功开发出一种新的测试艾滋病的仪器。它小巧轻便,最大优点还在于,可以让人们在家里轻轻松松的做测试,免去了到医院接受检查的不便。

这种器具的使用原理与家用测孕棒相同。用专门的药签在口腔里刮几下,直到药签上沾满唾液为止,然后把药签塞入装满液体的仪器上部的小盒子中,20分钟后,结果就出现在仪器的透明观察孔线里。如果出现一条红线,结果就是阴性,如果是两条红线,结果就为阳性。

目前,美国的医院和公共门诊部,已经开始使用这种仪器进行艾滋病测试。但要完成完全的市场化,使普通消费者能在市面上买到这种产品,奥瑞许科技公司还需通过美国食品及药物管理局的批准。

报道称,该公司还需要在以下两方面作出努力:一方面,开展受众调查,以最能被消费者理解的语言撰写仪器的使用说明,尤其要使那些文化程度不高及母语不是英语的消费者能看明白。另一方面,为那些检测结果为阳性的患者,建立一种诸如心理咨询和辅导的服务机制。

虽然会有一些障碍有待克服,但总的来说,这种新产品的形势还是很好的。种种迹象表明,美国联邦政府的政策,已经越来越倾向于奥瑞许科技公司的这项新发明。除此之外,对这项发明感兴趣的也大有人在,有关组织和人员也正在通过种种努力,使得这种新产品早日迈入真正的市场化。

2.研制治疗艾滋病的新设备

开发可消灭艾滋病毒的激光器。美国亚利桑那州立大学的研究小组,在《物理学学报》上公布自己的一项研究成果,他们设计出一种创新型的激光技术,它可以消灭艾滋病毒和细菌,而不损害人体细胞,也有助于减少医院抗药性耐甲氧西林金黄色葡萄球菌感染的扩散。

目前的激光疗法,譬如紫外线疗法,不分青红皂白地将病毒和人体细胞一起杀死,这将引起皮肤老化,损坏DNA,最坏的情形下还能导致皮肤癌,而且也并非百分之百有效。

研究人员通过一个冲击受激拉曼散射过程,形成的飞秒激光脉冲,可对微生物的蛋白质外壳产生致命的振动,从而将微生物摧毁,该过程中的振动效应,与高低音噪声震坏玻璃相类似。实验表明,通过精心调谐红外激光器的光波长和脉冲宽度,激发的相干振动,可对人体细胞不造成任何损害。研究人员推测,主要原因,可能是人类细胞与病毒、细菌的蛋白质外壳的构成成分不同。

这种飞秒激光器,可用来对血液或生物材料进行消毒,或用于治疗像艾滋病和肝炎等血液传染的疾病。