根據世界衛生組織WHO2017年的統計結果,在15-49歲的成年人中,HIV病毒感染率達0.8%,其中非洲的HIV感染率高達4.1%,遠超排名第二的美洲,其中中國的感染率較低,不足0.1%。
愛滋病是獲得性免疫缺陷症候群的簡稱,由感染HIV病毒引起。HIV是一種能攻擊人體免疫系統的病毒,它把人體免疫系統中最重要的CD4 T細胞作為主要攻擊目標,大量破壞該細胞,經過數年、甚至長達10年或更長的潛伏期後發展成愛滋病病人,使人體喪失免疫功能,因抵抗力極度下降會出現多種感染,後期常常發生惡性腫瘤,以至全身衰竭而死亡。
然而,神奇的是,有極少數幸運的HIV病毒感染者,佔全部愛滋病感染者的0.5%以下,他們雖然體內攜帶有愛滋病病毒,但是卻能自發抑制病毒的複製,把病毒數量控制在安全範圍內。這部分極少數的人無需治療就能「自然痊癒」。這些人被稱為「精英控制者」。
自發現這些罕見的「精英控制者」存在的十多年來,他們的個體細胞一直是研究的重點。目的是確定這些細胞的特定特徵,以便他們能夠賦予「非控制者」的細胞相同的特徵。
早在2007年,法國巴斯德研究所的科學家們就描述了這些「精英控制者」的CD8淋巴細胞的抗病毒活性。與非控制者不同,HIV「精英控制者」的CD8 T細胞能夠迅速摧毀受感染的CD4 T細胞。
2019年7月12日,法國巴斯德所研究人員在Nature Metabolism雜誌發表了題目為:Metabolic plasticity of HIV-specific CD8+ T cells is associated with enhanced antiviral potential and natural control of HIV-1 infection 的研究論文。
在對「精英控制者」群體進行研究之後,研究團隊描述了的CD8免疫細胞的特徵。這些免疫細胞獨特的抗病毒能力可以歸因於一個最優代謝程序,它使CD8 T細胞能持久且有效地對抗被HIV感染的細胞。此外,研究團隊在體外成功地對受HIV感染的非精英控制者的細胞進行了重編程,使它們具有了與精英控制者細胞相同的抗HIV病毒的能力。
2020年8月26日,最新一期的Nature雜誌發表了來自麻省理工學院與哈佛大學 Ragon 研究所Xu Yu領導的最新研究成果:Distinct viral reservoirs in individuals with spontaneous control of HIV-1 。
通過對HIV「精英控制者」的研究,研究團隊發現在這些人的細胞中,整合到他們基因組中的HIV病毒處於深度休眠狀態。
更重要的是,研究團隊發現了一個「精英控制者」中的精英,他在超過23年的隨訪中從未使用抗逆轉錄病毒藥物治療,但在對其15億個外周血單核細胞進行檢測時,沒有發現任何完整的前病毒序列。這種情況之前只出現在了被徹底治癒的愛滋病患者「柏林病人」身上,也就是說,這位「精英控制者」極可能已經自愈。
為找出「精英控制者」的潛伏病毒儲存庫有什麼不同於一般的HIV感染者,研究團隊對長期隨訪的64名精英控制者和41名接受抗逆轉錄病毒藥物治療的HIV感染者展開分析。
通過比較他們細胞中的前病毒序列,研究人員發現,「精英控制者」細胞中的前病毒從數量上來看,顯著低於接受抗逆轉錄病毒藥物治療的HIV感染者。然而,在「精英控制者」的細胞中,卻有較大比例的前病毒序列是基因完整的,這意味著「精英控制者」雖然不發病,但他們具有產生感染性HIV病毒顆粒的潛力。
研究團隊使用近乎完整的單個HIV-1基因組和相應的染色體整合位點的下一代測序,發現「精英控制者」的原病毒庫經常由完整的原病毒序列的寡克隆至近單克隆簇組成。
與接受長期抗逆轉錄病毒療法治療的HIV感染者相反,來自「精英控制者」的完整前病毒序列被整合在人類基因組中高度不同的位點,在「精英控制者」的細胞中,完整的前病毒序列被整合到人類DNA的非編碼區或19號染色體上的KRAB-ZNF基因中,這些區域由緊密包裝的DNA(即異染色質)組成,通常不利於HIV-1整合。此外,整合位點往往離宿主基因組轉錄起始位點更遠。因此,「精英控制者」體內的HIV病毒的轉錄受到抑制,處於深度的休眠狀態。
這些數據表明,前病毒庫的獨特構型代表了對HIV病毒天然控制的相關性,病毒庫的質量而非數量可能是功能性治癒HIV-1感染的重要區別特徵。
更重要的是,研究團隊發現了一個「精英控制者」中的精英,他在超過23年的隨訪中從未使用抗逆轉錄病毒藥物治療,但在對其15億個外周血單核細胞進行檢測時,沒有發現任何完整的前病毒序列。
這種情況之前只出現在了被徹底治癒的愛滋病患者「柏林病人」身上,也就是說,這位「精英控制者」極可能已經自愈。雖然他只是一個極其罕見的病例,但或許能夠給愛滋病治療帶來全新的見解。
該研究的通訊作者,哈佛醫學院副教授 Xu Yu
參考文獻:
https://www.nature.com/articles/s42255-019-0081-4https://www.nature.com/articles/s41586-020-2651-8