1983年,人类免疫缺陷病毒(HIV)同时在两个实验室被发现:一个是由卢克 · 蒙达尼耶领导的法国巴斯德研究所,另一个是美国国立癌症研究所罗伯尔特 · 加洛及其同事们。现在人们把人类免疫缺陷称作可怕的疾病,“20世纪的瘟疫”——艾滋病(AIDS这个命名展开就是“获得性免疫缺陷综合症”),对于这一点任何人都毫无疑问。然而在近十几年的研究过程中积累了许多与此病发展有关联的谜尚未解开。比如,同样感染上HIV,经过几年时间,有的人出现症状,而有的人完全没有症状。很明显,有一些人能够抵御艾滋病病毒。那么这些人都有些什么特点?有没有能够治愈这可怕疾病的方法?

大海捞针

遗传学家们早已知晓老鼠身上有一些能够抵御某种病毒的基因,如抗白血病病毒基因。人类体内是否也存在这种类似基因?如果有,那么在防御艾滋病过程中它起到什么作用?

美国国立癌症研究所的斯迪文 · 奥 · 布朗和米哈埃利 · 金及其同事们开展在人体上寻找这种基因的工作已有多年。

80年代美国科学家们对大量由于各种原因感染上HIV的病人进行了观察研究。他们分析了几千份血液样品,发现了一个似乎是无法解释的现象:有10-25%的被观察者未发现病毒,有约1%的HIV携带者是健康人,他们身上艾滋病症状或者没有,或者表现得不明显,而且免疫系统完整无恙。难道这些人身上存在某种对抗HIV的抵抗力?

在实验鼠、家鼠、豚鼠和家兔身±的实验证明,对于各种病毒感染的抵抗能力往往是由整个基因组来确定的。显然人对HIV的抵抗力也是由类似的机制确定的。

众所周知,大多基因负责生产固定的蛋白质。往往有这样的情况,同一个基因存在几种变化了的异体形式。这些“多种形式”的基因叫做多形性基因,而它们的异体形式负责生产在细胞中表现各异的各种蛋白质。

科学家们把带有许多各种各样基因组的老鼠与带少量基因异体的老鼠在病毒易感性方面作过比较,结论是:动物在遗传上越是杂异,它们就越是较少感染病毒。根据这一点可以推测,在遗传上杂异多样的人种群中这种决定对HIV抵抗力强弱的基因异体必定相当常见。对美国各民族人中的艾滋病情况分析得出一个结论 :欧裔美国人的抵抗力最强,而非裔和亚裔美国人的抵抗力接近零。如何来解释这一差别呢?80年代中,旧金山加利福尼亚大学的病毒学家杰 · 列维回答了这个问题。列维及其同事们试图弄清楚病毒损害的到底是机体的哪些细胞。他们发现,当HIV感染了免疫细胞后,就很容易辨别出另外一种免疫细胞——称作T型杀手。杀手能够杀死被HIV感染的细胞,阻止HIV进一步繁殖。在杀手细胞的表面带有一种特殊分子——CD8受体。它像一架接收天线,“识别”感染上病毒的细胞的信号,杀手细胞随即将它消灭。如果从血液中把携带CD8受体分子的细胞全部分离出来,那么在人体内很快就会出现大量的病毒粒子,病毒迅速繁殖,淋巴细胞被破坏。这可能就是解开谜底的关键。

1995年,美国科学家皮 · 卡洛领导的一个研究小组发现,从带有CD8分子的杀手细胞中可合成一种物质,它能够抑制住HIV的繁殖。这类保护物质显然是一种荷尔蒙类分子,被称作Chemokine。当细胞朝向炎症感染区时,这种小小的蛋白质紧贴于受体分子上。只要找到病毒粒子进入免疫细胞的大门,即可弄清楚Chemokine与何种受体相互作用。

抗HIV免疫细胞的作用点

Chemokine被发现后不久,美国国立免疫病和传染病研究所的生物化学家埃德瓦尔德 · 别尔格尔在最先感染HIV的免疫细胞(靶细胞)中发现了一种构造复杂的蛋白质。这种蛋白质若是穿过细胞膜便促使病毒粒子的“植入”,并与免疫细胞的外膜融合。别尔格尔把这种蛋白质称作“融合”蛋白质,它来自英语“”一词意为融合。原来,“融合”蛋白质与Chemokine受体蛋白质属同种。这种蛋白质是否就是免疫细胞的“大门入口”,而HIV就是通过这扇大门进入内部的?此时,这种蛋白质与其他某种物质融合的相互作用关闭病毒粒子进入细胞的通道,您可以想象钥匙插进锁眼里的情形,HIV通道便被堵死了。对于感染上HIV的所有种类的细胞来说,这一机制是否可信呢?

目前,分子生物学家们已经弄清了细胞表面出现变化的复杂结构,遗传学家们继续寻找抵抗HIV的基因。美国国立癌症研究所的研究人员从百余名感染HIV的病人身上提取获得了血细胞和各组织的培养物。从这些细胞中分离出脱氧核糖核酸,以便找出抗HIV基因。

只要想一想,人体的染色体内包含着数以万计的各类基因,您便能明白这个任务有多么艰巨,即使是检测百分之一的基因,也需要几年的紧张工作。当科学家们把注意力集中在首先感染HIV的细胞上(靶细胞)的时候,候选基因的范围大大缩小。

多元方程式

HIV的特点之一是其基因深入到被感染细胞的遗传物质中,并在那里暂时“隐藏起来”。当这些细胞生长繁殖时,HIV基因便与细胞自身的基因一起复现,然后穿入子细胞内并将其感染。

从大量的感染HIV的病人中,把那些与病人长期接触而不成为HIV携带者们挑选出来。在感染者中间又把相对健康和艾滋病病症发展迅速的人分组,而后者常伴有 :肺炎、皮肤癌及其他疾病。科学家们研究HIV与人体相互作用的各种变换形式。显然,这种相互作用的各种结果取决于被观察人的基因组。

问题已经清楚,对艾滋病有抵抗能力的人都有受体突变基因,这是一种分子,HIV为了穿入免疫细胞,紧紧地贴附于分子上。因为没有“接收装置”,免疫细胞不可能与HIV接触。

就在此时,比利时科学家米哈埃里 · 西姆普松和马尔克 · 帕尔缅季耶分离出另外一种受体基因。这是一种蛋白质,它在免疫细胞表面上同样是一种粘连HIV的受体。在免疫细胞表面上,只要这两种分子受体相互作用,便为HIV建造了一个“种植场”。这样,称作CCR5和CD4的分子受体就是细胞感染HIV的主要罪魁祸首。由此引发了一个问题:当抵遇HIV时这些受体会出现什么情况?

1996年7月,美国国立癌症研究所的一位女研究人员梅丽 · 克林顿报道说,在她观察的病人中,只有五分之一的人发现有CCR5受体正常基因。在后来的两千病人中进一步寻找这一基因突变体的工作取得了惊人的结果。原来,尽管接触病人而没有感染HIV的3%的人,其CCR5受体基因有变化,成为突变体。比如,当对纽约的两名同性恋者进行观察时发现,尽管与感染病人有接触,而他们仍然健康。现已查明,在他们的细胞中形成了一种CCR5突变体蛋白,不能与病毒粒子相互作用。这种遗传变体只能在欧裔美国人或者西亚移民后裔的美国人身上找到,而非裔和东亚后裔美国人身上没有发现这种“保护基因”。

同时还发现,有些病人如果从自己父母其中一人那里获得“救命”的突变体,那么他们对传染的抵抗力只是暂时的。感染后经过几年时间,这些病人血液中的遗传细胞数量减少了五分之四,在这种情况下便发生了艾滋病。由此可见,只有同时拥有两种突变体基因的携带者才是HIV难以攻克的人。但有一种突变体基因的人,其艾滋病病症仍然比携带两种正常基因的人发展得要慢些,这些病人接受治疗效果更好。

应该继续工作

前不久,研究人员发现了攻击力特强的HIV病毒。感染上这种病毒的人,即便是拥有两种抵抗HIV的突变体基因,也无法救助他们。这迫使人们继续寻找抵抗HIV的基因。不久前美国研究人员奥布兰和姆 · 金及其同事们发现了一种在人体内只复制一次,在2~3年或更长时间内能够阻止艾滋病发展的基因。这是否意味着在与艾滋病斗争中又出现了新式武器?最有可能的是,科学家们揭开了HIV之谜,并且帮助医生们寻找到一个治疗“20世纪瘟疫”的方法。在大多数亚-非后裔的美国人群中,也没有发现这种突变体基因,然而,也有一小部分人接触过感染者而健康的人。这就是说还存在另外一种保护遗传系统不受感染的基因,到目前为止只能猜测,在各人群体中都有自己独特的遗传保护系统。看来,对于其他传染病,如病毒性肝炎,也有抵抗病原体病毒的基因。对于艾滋病患者存在着这种抵抗基因的观点,没有一个遗传学家表示怀疑。近几年的研究给予寻找防治艾滋病的人以希望,谁将成为战胜HIV的胜利者,未来会证明的——是人。

如何治疗艾滋病——战略探索

近几年的研究成果不仅使从事艾滋病问题研究的科学家和临床医生们在思考,也使得药剂师们思想活跃起来。以前注意力主要放在综合治疗感染及抗病毒方面,用于阻止细胞内病毒繁殖的药物:奈韦拉平和阿替韦啶,这是一组抑制剂类药物,它们不会产生病毒侵入免疫细胞的脱氧核糖核酸的遗传物质,与齐多夫啶、去羟肌苷和Stavudine等核苷类药物联合使用,能够缩短病程。然而这些药都是有毒的,对肌体有副作用,所以不能把它们认为是最佳药物。

最近一个时期,将使阻止病毒粒子在细胞表面上“种植”成为可能。显然,这个过程要依赖gp120病毒蛋白与细胞受体结合。借助Chemokine对HIV结合处进行人工阻滞,能够保护细胞不受HIV的侵入。为此需要研制专门的阻滞剂。

还有另外一个途径就是获取一种抗体,这种抗体能与建造“种植场”的CCR5受体融合,以阻滞这些受体与HIV的相互作用,从而不使HIV进入细胞。除此之外,还可使CCR5分子碎片进入肌体。为此免疫系统开始生产抵抗上述蛋白质的抗体,这些抗体也同时堵住病毒粒子通向此蛋白质的通道。

保障病毒粒子安全的最有价值的方法就是把新的突变基因引人免疫细胞。由于在“被耕作”的细胞表面“种植”病毒受体的场地配置被终止,病毒粒子不能传染这些细胞。可见类似的保护治疗在治疗艾滋病方面前景是非常广阔的,尽管治疗费用还很昂贵。

在治疗艾滋病并患癌症的病人时,医生们更经常使用大剂量化学制剂,对肿瘤辐射治疗,以破坏血细胞生成,并要求给病人移植健康骨髓。如果从那些遗传方面能抵抗住HIV感染的人身上获取骨髓作为供体造血细胞,给病人植入会怎么样?可以推测,在移植后,病人体内病毒扩散将被制止 :要知道供体细胞能抵抗传染是因为没有能使病毒穿透细胞膜的受体。然而这一富有吸引力的想法未必能完全实现。问题在于病人和供体之间有免疫差异,一般来说,将导致移植组织脱离,有时当供体细胞攻击受体细胞而造成大量死亡时,会引起更加严重的后果。

[《科学与生活》,(俄)1998年第4期]