劉衛(wèi)
中國科學院昆明動物研究所的一個研究團隊在2015年6月15日的學術期刊《艾滋病研究和人類逆轉錄病毒》上發(fā)表了題為《緬甸北部一株新HIV病毒重組株CRF01_AE/B/C的接近全長的鑒定》的論文,介紹了對一位緬甸籍長途卡車司機身上發(fā)現(xiàn)的新艾滋病病毒(HIV)測序的結果。研究人員認為,這一變異病毒株是世界上最復雜的HIV,比之前最復雜的其他各種HIV-1病毒株亞型還要復雜。
艾滋病病毒“毒丁興旺”
迄今,研究人員發(fā)現(xiàn),HIV在世界范圍有237種亞型。而且,研究人員估計,由于HIV有天生的易變性,因此,未來HIV的亞型還會不斷增多,HIV這個大家族還會“擴軍”,變得“毒丁興旺”?,F(xiàn)在,中國研究人員新發(fā)現(xiàn)的這株最復雜的HIV病毒株就是證明。
中國研究人員實際上并未分離這一病毒株,而是通過基因測序結果證實了這一病毒株的存在。研究人員直接從患者的血漿中提取出病毒的RNA(核糖核酸),并經(jīng)過逆轉錄和擴增,獲得相關基因序列,進行了測序和分析。
這一新發(fā)現(xiàn)的最復雜的HIV病毒株被命名為08mLDTD011,08指的是2008年,當時該長途卡車司機從云南入境,m指的是緬甸,LDTD指的是長途卡車司機,011是后續(xù)編號。
這一發(fā)現(xiàn)涉及HIV的分類,同時也再次指出人類戰(zhàn)勝艾滋病的艱巨性,因為HIV很復雜,而復雜的原因就是它多變,而多變的原因是,HIV與人類免疫系統(tǒng)有著“道高一尺,魔高一丈”的較量,為了避免人體免疫系統(tǒng)的追殺,HIV便在自己的外殼和包膜的蛋白成分上頻頻重組和變化,換上不同的“馬甲”,讓人體免疫系統(tǒng)無法識別它,從而逃避免疫系統(tǒng)的追殺。由此,我們需要知道HIV的分類。
國際病毒分類委員會(ICTV)根據(jù)在全球流行的HIV血清學反應和病毒核酸序列測定將HIV分為HIV-1和
HIV-2兩大類型,而主要的區(qū)分標準是免疫印跡結果。目前世界各地的艾滋病主要由HIV-1引起。HIV-2引發(fā)的艾滋病主要在西非流行,其致病力低于HIV-1,傳播速度也比HIV-1慢。HIV-1和HIV-2在基因序列上差異很大,它們的包膜糖蛋白常常不能引起交叉免疫反應。
HIV-1有9個基因(gag、pol、vif、vpr、tat、rev、vpu、env、nef),其中vif、vpr、tat、rev、vpu、nef為調(diào)節(jié)基因,由此國際病毒分類委員會把HIV-1進行更詳細的分類,分為組、亞型、亞亞型、流行重組型等。HIV-1和HIV-2的核苷酸序列只有45%的同源性。
HIV-1家族成員最多
艾滋病病毒
根據(jù)編碼HIV包膜蛋白的env基因和編碼HIV外殼蛋白的gag基因序列,國際病毒分類委員會又把HIV-1的組群分為3個組:M組(主要組)、O組(外圍組)和N組(新組或非M非O組)。O組是1990年從喀麥隆和加蓬的HIV感染者身上分離到的,與M組其他亞型的氨基酸序列只有50%的同源性。N組是2001年從2例喀麥隆病人身上分離到的,在HIV的系統(tǒng)樹上既不屬于M組,也不屬于O組,是一組新病毒,故稱N組。
在HIV-1的M、O、N組中,M組的病毒對人類健康構成的威脅最嚴重,因為這組病毒在全世界范圍內(nèi)廣泛流行,而HIV-1的O組、N組和HIV-2型只局限在非洲某些地區(qū),如西非流行。由于HIV-1M組的基因類型比較多,而且對人類健康危害較大,因此HIV-1的分類主要針對HIV-1M組。依據(jù)env基因序列,HIV-1M組又可分為A、B、C、D、E、F、G、H等10個亞型。
HIV某些病毒株在分子進化上很接近某個已知亞型,同時進化的程度又不足以形成新的亞型,所以被命名為亞亞型,如A亞型包括A1和A2亞亞型,F(xiàn)亞型包括F1和F2亞亞型。已經(jīng)發(fā)生流行傳播(至少感染3個或以上流行病學無關聯(lián)的患者)的重組嵌合病毒株稱為流行重組型(CRF),在其同一毒株中有不同亞型的基因結構。同一種重組型具有相同的基因嵌合結構,它們來源于相同的重組毒株,目前HIV-1M組有18種流行重組型,其中主要重組形式有AE、AG、AB和BC。
由于HIV-1有很高的重組頻率,能迷惑人體的免疫系統(tǒng),對人的致病性較強,因此,研究人員和臨床醫(yī)生特別重視不同基因型的HIV所導致的艾滋病?,F(xiàn)在,中國研究人員檢測到的最新和最復雜的08mLDTD011就是這樣一種病毒株,它也屬于HIV-1。新發(fā)現(xiàn)的08mLDTD011病毒株表明,由于中緬邊境地區(qū)跨國人員交流頻繁,這一地區(qū)流行的HIV病毒株的重組也會頻頻發(fā)生,因此,除了08mLDTD011外,還可能會有更復雜的病毒株出現(xiàn),使得人體的免疫系統(tǒng)更難識別和抗御新的變異病毒株。這也對防治艾滋病提出了新的挑戰(zhàn)。
在中國流行的HIV類型
當然,復雜病毒的出現(xiàn)只是意味著新病毒可能對免疫系統(tǒng)的對抗能力增強,但并不意味著新病毒的致病性最強,或毒力最大。目前,研究人員尚未測定這一新發(fā)現(xiàn)的病毒株的毒力有多強。只是,新病毒的發(fā)現(xiàn)讓中國防治艾滋病的任務更加艱巨。
根據(jù)基因測序和分析結果表明,我國的HIV-1存在A、B、C、D、E、F、G亞型,其
中亞型B又被分為歐美B和泰國B(B’),因此我國流行的HIV病毒有8種亞型,另外還存在著B’/C重組病毒株和其他重組病毒株,如CRF01-AE。
2001年第2次全國HIV流行病學調(diào)查結果對全國流行的HIV-1亞型毒株進行了分類:A亞型為1.47%;B亞型為2.55%;B′亞型為29.11%;C亞型為1.03%;CRF-BC為50.20%;CRF01-AE為15.54%;CRF02-AG為0.1%。
此外,該調(diào)查結果還表明,B′亞型是我國分布最廣泛的HIV-1亞型;CRF-BC(CRF07-BC和CRF08-BC)是我國HIV-1重組的主要模式,流行于全國大部分地區(qū);CRF01-AE正從南部及沿海城市(福建、廣東、廣西、云南等)向周圍擴散。在人群分布上,B′亞型主要存在于經(jīng)血液感染的HIV患者中,吸毒人群主要感染CRF-BC型和CRF01-AE型,性傳播人群則感染其他HIV亞型。
HIV頻頻出現(xiàn)新成員的機理
現(xiàn)在,研究人員對于HIV的來源有了比較認同的結論,HIV-1來自非洲黑猩猩,HIV-2來自非洲黑白眉猴,它們是通過種屬屏障從猴、猩猩傳播到人,可能的途徑是當?shù)厝瞬妒踌`長類動物,從而讓靈長類動物身上的類人猿免疫缺陷病毒(SIV)傳播到人身上,并進化為HIV。
與SIV一樣,HIV入侵人體后并非是整個病毒都進入細胞內(nèi)部,而是在人的細胞表面留存一小段來自病毒蛋白質(zhì)的多肽。這些多肽通常會被人體細胞的組織相容性復合物(MHC)結合在細胞表面。這樣就把有外來微生物入侵的信息傳遞給T淋巴細胞,然后這些被入侵的細胞會被免疫系統(tǒng)標記,最后被免疫系統(tǒng)清除。
非洲黑白眉猴
非洲黑猩猩
這就導致了HIV與人體免疫系統(tǒng)的較量。HIV會頻頻發(fā)生變化,不讓免疫系統(tǒng)標記它并清除它。因此,人體細胞的組織相容性復合物也需要隨著HIV的變化而變化才能把HIV入侵的信息傳遞給機體免疫系統(tǒng)。組織相容性復合物也是一個大家族,也會有多種變體,以應對和結合變化的HIV。例如,人類白細胞抗原B(HLA-B)基因編碼的蛋白就是組織相容性復合物家族中的一員,而且還存在著上千種不同的變種。
其中一種特別的變種HLA-B57:01基因能有效抑制HIV的復制,因為HLA-B57:01基因編碼的蛋白能與HIV外殼蛋白的多肽很好地結合,如此,就可以把HIV入侵的信息傳遞給T淋巴細胞,從而被后者識別和攻擊。在這種情況下,HIV求生的本能就決定了它必須變化,以躲避人體組織相容性復合物的識別。
在攜帶著HLA-B57:01這種特殊基因的HIV感染者身上,HIV一直在持續(xù)進化和變化,不斷變化的代價就是其復制能力下降。因此,在這類感染者身上HIV復制不多,對人體健康的危害相對較輕。因此,人類的白細胞抗原B和HIV在共同進化。
HIV與人體免疫系統(tǒng)的攻防戰(zhàn)其實源于SIV。美國斯坦福大學醫(yī)學院的科學家們在非洲貢貝國家公園對坦桑尼亞大猩猩進行研究,獲得了SIV與組織相容性復合物共同進化的證據(jù)。他們采集了3個大猩猩群體的
類人猿免疫缺陷病毒(SIV)
DNA樣本,并分析了它們的組織相容性復合物家族基因信息。在大猩猩群體中,也存在著一種與HIV類似的病毒SIV,但在貢貝國家公園的大猩猩群體卻有很低的SIV感染率。
原因何在呢?研究人員發(fā)現(xiàn),大猩猩攜帶的Patr-B基因和人的HLA-B類似。確切地說,Patr-B的一個變種Patr-B06:03與人類的HLA-B57:01相似,能抑制SIV。Patr-B06:03和人類的HLA-B57:01這兩種特殊基因的蛋白產(chǎn)物都能與HIV和SIV多肽結合,把病毒入侵的信息及時傳遞到機體的免疫系統(tǒng),從而動員免疫系統(tǒng)攻擊HIV和SIV。
這也意味著,靈長類動物已經(jīng)與SIV抗爭了很久,導致SIV產(chǎn)生了擺脫機體免疫系統(tǒng)識別的多變的能力和特性,到今天,HIV也同樣具有相同的能力和特性。例如,在HIV包膜蛋白的env基因和編碼HIV外殼蛋白的gag基因序列上進行變化,讓機體免疫系統(tǒng)難以識別它們。而多變的結果也使得HIV家族不斷增添新成員,產(chǎn)生了更多的亞型病毒。因此,HIV的多變性其實來源于SIV的多變性,有著進化上的淵源。
識別HIV家族樹的方法
由于HIV不斷變化形成更多的亞型和亞亞型,因而人體內(nèi)的免疫系統(tǒng)和人們研制的藥物也必須隨著HIV的變化而變化,否則就不可能抑制HIV,更談不上戰(zhàn)勝艾滋病。迄今研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn),HIV有237種亞型,從理論上講,如果要使藥物有效,就必須研發(fā)237種藥物。但是,這似乎是一項很難完成的工作。
不過,研究人員可以從HIV的相似性入手來研發(fā)藥物,因此一種藥物可能抗御幾十種或上百種HIV。例如,美國洛克菲勒大學分子免疫學實驗室的科學家研制了一種抗體,稱為3BNC117,可以廣泛抑制237種HIV毒株中的195種。這已經(jīng)是治療艾滋病最有效和作用最廣泛的藥物了。
問題的關鍵是,如果能追蹤到HIV的家族樹,把相同和相似的亞型歸到一類或一大類中,就可以研發(fā)出抗HIV的更廣譜的藥物?,F(xiàn)在研究人員認為,如果兩株分離的HIV遺傳物質(zhì)的核酸序列越接近,它們可能越晚從共同的祖先那分開,也即它們有更多的相似性,親緣關系就越近。如此,研究人員就可以追蹤到HIV的傳播擴散方式,進而研發(fā)對HIV針對性更強和更有廣泛殺傷力的藥物。
研究人員認為,如果兩個人攜帶的HIV的核酸序列差異小于1.5%,很可能這兩個人來自于同一個傳染群體,他們身上的HIV更具有親緣性。因為,HIV在傳代過程中的突變率是恒定的,因此,可以設計相似的藥物來抗御這兩種HIV。更重要的是,研究人員可以據(jù)此構建一個生物分子鐘來推算攜帶者是何時感染病毒的,從而對感染者進行更符合個體特征和HIV特性的治療。
現(xiàn)在,美國、歐洲和非洲一些國家的研究人員將對2萬多名HIV感染者提取HIV,并對HIV進行基因組測序。這些HIV攜帶者來自于4個泛撒哈拉地區(qū)的國家。研究人員希望通過對HIV的測序來研究和了解HIV的系統(tǒng)進化,并通過這種系統(tǒng)進化來預測新的感染的發(fā)生率,由此,也可以評估今天抗御HIV的各種措施是否有效,是否需要改進。
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