美国艾滋病病理研究的新成果
一、艾滋病发病机理研究的新进展
1．艾滋病发病机理研究的新发现
⑴发现艾滋病病毒感染初期可能会快速破坏免疫细胞。
2005年3月，有关媒体报道，美国两个独立研究小组，都以猴子为实验对象，让其感染与人类艾滋病病毒类似的“猴免疫缺陷病毒”（SIV），然后观察病毒如何攻击免疫细胞。结果发现，病毒入侵之后，会立即对猴子体内的CD4记忆T细胞进行攻击，短时间内将其消灭一半以上。CD4记忆T细胞负责“记住”特定病毒感染，并在再次受到感染时，快速组织免疫系统“封杀”病毒。
美国国家变应性疾病和传染病研究所勒德雷尔博士等人，在《自然》杂志网络版上报告说，他们在实验中采取了新的敏感测试方法，结果观察到病毒如何快速移动。研究人员说，可以清楚看到，在病毒感染最高峰时，（猴子）全身30％至60％的CD4记忆T细胞受到感染，绝大多数被感染细胞在4天内全部消失。
观察数据显示，病毒入侵时，猴子身体各个组织内的CD4记忆T细胞，都以类似程度被损耗。在病毒的急性感染期，猴子体内一半以上的CD4记忆T细胞，都因病毒感染而被直接破坏。
勒德雷尔认为，艾滋病病毒发动攻势之快，甚至让免疫系统来不及还手招架，这将迫使人们“重新考量”如何有效地对付艾滋病病毒感染。新发现意味着，要设计出更有效的艾滋病疫苗或药物，就必须想办法阻止艾滋病病毒感染初期对人体免疫系统造成的这种快速破坏。
明尼苏达大学医学院的专家哈泽和同事，在另外一篇论文中介绍说，他们的实验得出了类似结果。他们还发现，病毒不仅能通过感染而直接杀死CD4记忆T细胞，还会导致未受感染的免疫细胞“自杀”。
此前，科学家们一直认为，艾滋病病毒需要数年时间，才能对人体造成真正的损害。美国这两项研究结果进一步显示，艾滋病病毒对人体的攻击，可能比原先认为的更为猛烈，有可能在感染初期就会破坏人体免疫细胞。
研究人员指出，新发现不能简单“套用”于导致艾滋病的“人体免疫缺陷病毒”（HIV），因为大多数人是在没有觉察的情况下感染艾滋病病毒的。但SIV应该可以作为一个很好的参照模型，因为它与HIV作用机理类似。
⑵发现艾滋病毒破坏免疫系统的机理。
2006年8月，一个由帕特瑞斯艾滋病研究中心主任布鲁斯•沃克领导，成员来自美国麻省总医院、南非夸祖鲁—纳塔尔大学和其他研究机构的国际研究小组，在《自然》杂志网站发布消息说，他们发现了艾滋病毒通过向T细胞“弹射”分子开关，并关闭T细胞免疫功能的机理。同时，试管中的实验表明，他们能以阻断分子开关通道的方法，重新恢复T细胞的功能。
所说的分子开关，也称为抑制开关（PD-1）。T细胞是淋巴细胞的一种，在免疫应答中扮演着重要的角色。在T淋巴细胞分类中，CD4代表T辅助细胞，而CD8代表T抑制细胞和T杀伤细胞。CD4+T淋巴细胞是艾滋病毒感染的主要靶细胞，而其本身又是免疫系统的中心细胞；CD8+T淋巴细胞是免疫反应的效应细胞。
研究小组对艾滋病毒携带者的血样进行实验发现，采用抗体阻断血液细胞中PD-1通道，可以极大地提高艾滋病毒特异性CD8细胞针对病毒抗原而增生扩散的能力，以及提高CD8细胞中γ-干扰素的数量。同时，阻断PD-1通道，还能促进病毒特异性CD4细胞的增殖，这表明曾被“关闭”的T细胞恢复到了正常状态。
沃克表示，由于阻断PD-1分子开关通道的药物目前已经存在，因此可以很快让新药进入临床试验。然而，他同时提醒说，这些药物可能会引起十分严重的副作用，如导致人体免疫系统攻击自身身体的自体免疫反应。
沃克他们发现艾滋病毒“关闭”T细胞功能的机制，得益于艾莫瑞大学医学院拉菲•阿莫德博士和哈佛医学院癌症研究所戈登•弗里曼博士的研究成果。早些时候，阿莫德他们发现部分慢性的病毒感染通过开启T细胞的抑制开关PD-1制约了T细胞。此外，他们还表示，在实验鼠身上，采用阻断PD-1通道的方式，能够恢复T细胞的功能，并降低其血液中病毒的数量。
⑶发现负责艾滋病毒繁殖的分子开关。
2007年1月，普林斯顿大学生物化学家列尔·温伯格和托马斯·申克，在研究病毒自我繁殖的生化信号过程中，找到了负责启动病毒繁殖过程的酶，可以说，这是发现了一种能让艾滋病毒失去繁殖能力的方法。当然，目前这一发现还只是纯粹的基础性研究。
研究人员先是看到，艾滋病毒中Tat蛋白在启动病毒自我繁殖过程中，具有重要作用。接着，他们成功确定病毒基因组中负责生成这种蛋白的基因片段。进而发现，负责启动病毒繁殖过程的另外一部分是酶p300，这是由Ｔ淋巴细胞合成的。当这种酶与Tat蛋白结合在一起时，启动艾滋病毒自我复制的生化“信息”就形成了。但是，在淋巴细胞中，有一种酶能够抑制Tat蛋白的合成。这种酶叫作SirT1。相应的，这种p300和SirT1之间的平衡，可以被认为是负责艾滋病毒繁殖的分子开关。
专家特别指出，目前还不能过早的高兴，首先，因为他们确定的还不是病毒繁殖过程的所有参与者；其次，他们的研究还是纯粹的基础性研究。但是，这项研究可以成为艾滋病治疗的基础。
⑷发现艾滋病毒入侵细胞的新途径。
2009年5月1日，美国马里兰大学医学院人类病毒学研究所，专家格雷戈里·梅利根等人组成的研究小组，在《细胞》杂志上发表论文称，他们发现了艾滋病毒（HIV）入侵宿主细胞的新途径。HIV首先被卷入细胞膜，形成小囊，然后向细胞质释放内容物。
长期以来，研究人员一直猜测，HIV入侵时直接融合细胞膜。但梅利根对此持怀疑态度。他表示，没有细胞膜融合的直接证据，细胞内吞作用的可能性并没有被排除。
梅利根和同事，用两种融合抑制剂，对此进行验证。其中一种抑制剂专一地作用于细胞膜，另一种则阻止内涵体内和细胞表面所有的融合。如果HIV确实在细胞膜融合，那么两种抑制剂应该具有相同的效果。结果研究人员观察到病毒融合的延迟，提示了存在病毒颗粒被内吞的额外步骤。此后，他们用荧光标签追踪发现，病毒内容物直到位于内吞小囊中才被释放出来。
2．观察艾滋病发病机理的新技术
⑴开发出观察艾滋病毒感染的新技术。
2004年6月，美国沙克学院的研究小组开发出一项新技术，用它能观察艾滋病毒是如何进入目标细胞和进行感染的。此技术，使科学家能首次观察到艾滋病毒等病毒进入细胞后的过程。它利用含有艾滋病毒基因的鸡病毒进行。当病毒进入细胞后，其RNA基因组会转化形成DNA，与寄主细胞的DNA结合；此过程是产生新病毒颗粒的必要步骤。
研究人员说：我们目前已知道细胞内某分子，能帮助病毒将RNA转成DNA，但仍未确定是何分子。如果能辨别他们，我们或可利用它阻止病毒DNA合成，产生治疗艾滋病的新疗法。此新技术于试管系统中进行，能研究参与病毒感染的化学分子，使科学家能在不像细胞结构如此复杂的条件下，分析病毒感染活性。
⑵首次用影像记录艾滋病毒扩散过程。
2009年3月，加州大学戴维斯分校生物光子科学技术中心，首席科学家托马斯·胡塞尔主持，西奈山医学院医学和传染病学副教授本杰明·陈等参与的一个研究小组，在《科学》杂志上发表研究报告称，他们首次运用影像技术，拍摄到艾滋病毒（HIV）在人体内的扩散。他们发现HIV病毒，以一种先前未知的方式，从感染细胞转移到健康细胞。
这是科学界在了解HIV扩散方面，所取得的一项重大突破，将有助于研究人员创造出一种可对抗HIV疫苗。
研究人员创建了一个感染HIV病毒的克隆分子，并把一个蛋白插入其遗传编码。这个克隆病毒暴露在蓝光下，即可发出绿光。这使研究人员可在数字视频设备上，看到这些细胞，并捕获感染HIV的T细胞与未感染细胞进行互动的方式。
他们指出，当被感染细胞接触到健康细胞时，它们之间就会建立起一座称为病毒学突触的“桥梁”。这样，研究人员就能观察到，绿色荧光病毒微粒向突触移动，并进入健康细胞。
这项研究揭示，病毒蛋白正是通过突触聚集和进入未感染细胞的。胡塞尔认为，该发现或许可解释艾滋病疫苗的开发，为什么至今都不太成功。研究成果，将有助于创建出对抗HIV和艾滋病的新治疗方案。他指出，对这种转移模式了解得越多，就越有机会搞清楚如何阻断HIV和艾滋病的扩散。
数十年来，人们一直相信，HIV主要通过自由流动粒子，在身体内进行扩散。这些粒子可将自身附着在一个细胞上，接管其复制机制，然后制作出自己的诸多副本。基于这种理念，以前开发HIV疫苗的努力，都集中在启动免疫系统来识别和攻击自由流动病毒蛋白。
新的视频显示，HIV可通过在细胞间直接转移来规避识别。胡塞尔说，他们正在开发可帮助免疫系统，识别含有病毒突触格式蛋白的疫苗，及以突触形成所需因子为靶标的抗病毒药物。本杰明·陈认为，经由病毒突触的T细胞—T细胞直接转移，是HIV病毒感染的一个高效途径，也许是最主要的传播模式。
3．艾滋病病理研究的其他新成果
⑴揭开艾滋病和结核病双重感染之谜。
2009年7月，美国哈佛大学医学院的一个研究小组，在《白细胞生物学杂志》上发表研究报告认为，艾滋病病毒携带者之所以易感染结核杆菌，是因为病毒破坏了人体抵抗结核杆菌的防御体系。
世界卫生组织的相关资料显示，并发结核病是艾滋病患者死亡的常见原因。这项研究成果，对预防艾滋病和结核病双重感染的探索具有重要意义。
研究小组把健康人与尚未出现结核病症状的艾滋病病毒携带者，进行对比研究发现，两者的肺泡巨噬细胞存在差异，艾滋病病毒携带者的对结核杆菌的免疫反应水平较低。
随后，研究人员采集了艾滋病病毒携带者的肺部样本，发现其中一种名为IL－10的分子水平有所升高。肺泡巨噬细胞抵抗结核杆菌的能力降低，正是IL－10增多的结果，因为它导致肺泡巨噬细胞中蛋白质BCL－3量减少。
《白细胞生物学杂志》副主编约翰·惠里认为，艾滋病病毒和结核杆菌，是人类在公共卫生领域面临的严峻挑战，两者结合后危害性尤其严重，哈佛大学的研究增进了人类对这种双重感染的了解。
⑵发现男女艾滋病患者发病过程存在明显差异。
2009年9月，美国哈佛大学的安吉拉·迈耶等人组成的研究小组，在《自然·医学》杂志上发表的研究成果，证明男性和女性在艾滋病病毒的发展过程中，具有巨大的差异。其具体表现是，女性向艾滋病的发展速度，明显快于携带了相同病毒的男性。研究人员指出，这可能是由于浆细胞样树突状细胞，导致两性之间的免疫响应存在差异。
浆细胞样树突状细胞，在免疫活化中扮演一个关键角色。它能够利用病原体，识别包括Toll样受体7（TLR7）等受体，来感知病毒的RNA，并随后分泌细胞因子，例如干扰素-α（IFNα）和肿瘤坏死因子。免疫活化，能够有效地预测艾滋病病毒疾病的进展情况。
迈耶研究小组对浆细胞样树突状细胞分泌的细胞因子，进行了分析。结果发现，与来自男性的浆细胞样树突状细胞相比，在用TLR7配体进行刺激后，源自女性的浆细胞样树突状细胞能够产出更多的IFNα。这意味着，在由艾滋病病毒感染引发的细胞因子分泌中，存在着重要的性别差异。
研究人员说，CD8+ T细胞是一种重要的疾病发展预报因子。他们发现分泌IFNα，能够上调CD38的表达。与此一致的是，CD38的表达水平在女性体内显著高于男性。
研究人员为了搞清观察的现象，是否也适用于生物体外，他们通过分析被长期感染，而又从未接受过艾滋病病毒治疗的男女患者T细胞活化的水平。他们发现，在调整了携带病毒的基线后，有活性的CD8+ T细胞的百分率，在女性中要显著高于男性。
研究人员指出，这些发现表明，在对艾滋病病毒的响应中，与男性相比，浆细胞样树突状细胞，能够在女性体内产生更多的IFNα，从而导致了更高水平的CD8+ T细胞活化。研究人员认为，这一增强的免疫活化，或许能够解释在女性中观察到的相同艾滋病病毒复制，所造成更快速的疾病发展，同时表明，调节TLR7信号路径，可能是一种有希望的艾滋病治疗方法。
二、艾滋病病毒研究的新发现
1．绘制出艾滋病病毒衣壳蛋白的结构图
2009年6月11日，美国斯克里普斯研究所的马克·耶格尔教授领导，弗吉尼亚大学、犹他大学研究人员参与的研究小组，在《细胞》杂志网络版发表文章称，他们采用X光晶体照相术，首次精确描绘出构成人类艾滋病病毒(HIV)衣壳的CA蛋白六聚物结构图，为人类寻找艾滋病治疗新技术拓宽了视野。
自从发现艾滋病以来，几乎所有的治疗药物，都瞄准艾滋病病毒生命周期的关键步骤，如利用蛋白酶抑制剂阻断蛋白分裂，从而防止病毒的产生。这些药物，虽然在一定程度上，能够延长患者的生命，但随着病毒抗药性的增强，其效用越来越不明显。
为此，研究人员开始寻找另外一种解决途径，希望通过阻碍病毒衣壳形成或摧毁病毒衣壳，来削弱甚至杀死艾滋病病毒。但由于对HIV病毒衣壳的结构和形成机制，没有获得清楚的认识，研究人员一直无法找到相应的办法来达到目的。
病毒衣壳是包围在病毒核酸外的一层蛋白质，由一定数量的壳粒组成。研究人员此前发现，HIV病毒衣壳，是由大约250个六边形的蛋白团，呈蜂窝状排列组合而成，其内包裹着病毒遗传物质。HIV病毒会绑定细胞表面受体，然后将衣壳转移到细胞的胞浆之中，从而感染人体细胞。
现在，耶格尔研究小组，采用X光晶体照相术，第一次详细描述，构成HIV病毒衣壳的，六边形蛋白体的高清分子结构。他们把这种六边形蛋白体，叫做CA蛋白六聚物。研究人员发现，在CA蛋白六聚物中，六个氨基酸链的氮末端聚合在一起，形成六聚物的中心，而氨基酸链的碳末端，则形成围绕中心的“软”带，起着连接相近六聚物的作用。大约250个这样的六聚物结合在一起，形成了病毒衣壳。由于起连接作用的“软”带非常柔软，所以，这些衣壳的曲率并非固定不变。
研究小组通过观察，还发现六聚物中相近CA蛋白分子的氨基酸氮末端，与碳末端的连接方式，这对了解HIV病毒衣壳的稳定性具有重要意义，有助于研究人员找到干涉这种连接的方法。比如设计出能够插入关键位置的小分子，来阻碍衣壳的形成，或者使衣壳处于不稳定状态。而任何能够使病毒衣壳不稳定的东西，不论是阻碍六聚物的聚集结合，还是促成病毒衣壳的损坏解体，都会起到削弱甚至杀死病毒的作用。
2．艾滋病病毒研究的其他新发现
⑴发现D型艾滋病病毒更易导致大脑炎症和损伤。
2009年9月，美国约翰·霍普金斯大学医学院，神经病学教授内德·萨克特领导的研究小组，在《临床感染疾病》发表的研究报告表明，感染特殊亚型D型艾滋病（ADIS）病毒的患者，与其他亚型艾滋病患者比较，更容易患上痴呆症。该发现第一次证明，特定类型艾滋病毒更易导致患者认知障碍。
根据病毒基因序列的细小差别，艾滋病病毒可划分为多种类型。某些亚型病毒，会集中出现在世界的某一个特定区域。在全球3500万艾滋病病毒感染者中，绝大多数生活在撒哈拉沙漠以南的非洲地区，以亚型A、C、D为主。
认知障碍是艾滋病最常见的并发症。近一半的晚期艾滋病病毒感染者，都患有轻度认知障碍，而大约有5％的患者会患有严重的认知障碍，即痴呆症。
在早期的研究中，萨克特和他的同事发现，在乌干达首都坎帕拉的一个医治艾滋病的诊所，来看病的患者中，大约有31%的人患有痴呆症。这些人绝大多数是A型和D型艾滋病患者。这一发现，促使他们研究不同亚型艾滋病病毒与痴呆症的关系。
萨克特研究小组，对来自坎帕拉诊所的60名艾滋病病人进行研究。这些病人都是另外一个项目的研究对象，该项目要测试一种抗逆转录病毒药物对认知障碍的疗效，但他们都还没有开始服用该药物。在确定每个病人的艾滋病病毒类型后，萨克特研究小组做了一系列神经病学和认知测试，评估每个病人的大脑功能。结果发现，大多数患者为A型或D型艾滋病患者。在33名A型患者中，有7人患有痴呆症，比例为21%；而在9名D型患者中，则有8人患有痴呆症，比例高达89%。
萨克特指出，在这两个亚型之间，患有痴呆症的比率差异如此之大，令人惊讶。如果在撒哈拉以南非洲地区的情况都是如此，那么与艾滋病病毒有关的痴呆症，则可能是全世界最常见的痴呆症之一，而对此人们仍远未认识。
研究认为，应该是各种亚型艾滋病病毒的一些生物学特性，影响了病人患痴呆症的概率。研究人员预测，D型艾滋病病毒，可能会导致更多的大脑炎症和损伤。他们正对此加大研究力度。
⑵发现艾滋病病毒易被攻破的弱点。
2012年9月10日，美国和泰国联合组成的一个研究小组，在《自然》杂志网站上发表研究报告称，他们发现了艾滋病病毒外壳上一个容易被攻破的弱点，这能够解释之前相关试验中一种艾滋病疫苗的有效性问题。这一发现有望大幅提升疫苗效果，给人类抗击艾滋病这个“世纪瘟疫”带来新希望。
几年前，美国和泰国研究人员曾联手进行一个代号为RV144的艾滋病疫苗试验，结果显示，这种疫苗能够帮助部分人避免感染艾滋病病毒，但它的有效性只有31％，这一问题让研究人员百思不得其解。
在本次研究中，研究人员对前述试验中一些参与者感染艾滋病病毒的情况，进行了仔细分析。结果发现，艾滋病病毒的蛋白质外壳上，一个名为V1/V2的地方，是疫苗有效与否的关键。在那些注射疫苗且起到保护效果的人群中，疫苗会引起人体免疫系统对艾滋病病毒的这个部位进行攻击；而在那些注射疫苗但仍然感染了艾滋病病毒的人群中，他们感染的病毒多是在V2这个部位发生了变异。
因此，研究人员认为，这个部位是艾滋病病毒易被攻破的弱点。据估计，只要艾滋病病毒的这个部位没有变异，注射疫苗可以使感染艾滋病病毒的风险降低80％。而对于那些这个部位产生了变异以掩盖自身弱点的艾滋病病毒，现在也可以更有针对性地研发新疫苗，针对这个弱点穷追猛打，帮助实现通过注射疫苗来有效控制艾滋病的梦想。
科学界早已认识到，研制疫苗是抗击艾滋病病毒最为有效的良方。但在人类发现艾滋病病毒后的30多年里，科学界进行了数十种疫苗的临床试验，数万名志愿者参与了试验，但大部分研究都以失败告终。而此次研究成果，让研究人员看到了新的希望。
客观而言，一种疫苗具有降低不足三分之一感染风险的免疫效果，远未达到可以大规模进入临床应用的标准，有效疫苗应该至少能将感染风险降低50％。而本次发现，有望将预防效果大幅提升，利用疫苗预防艾滋病将不再是梦想。
毫无疑问，艾滋病病毒复杂的变异性，预示着人类对抗艾滋病的长期性、艰巨性和复杂性。尽管身体试图自我防御，但无法跟上病毒变异的速度。因此，美国杜克大学医学中心人类疫苗研究所所长巴特·海恩斯认为，有效的艾滋病疫苗，必须能激发人体产生广谱中和抗体，这样病毒无论如何变异都将被抑制。
⑶发现艾滋病病毒能运用多种策略逃避免疫系统。
2009年9月，美国埃默里大学公共卫生学院疫苗中心等机构组成的一个研究小组，在《公共科学图书馆·病原学》杂志上发表的一份项目报告，是专门研究艾滋病病毒如何变异以应对免疫系统压力的。其结论表明，艾滋病病毒能采取若干逃生路线，而不是以一个预定的路线来逃避免疫系统的杀灭。这意味着，单一类型的中和抗体，可能不足以遏制艾滋病病毒。
