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史上第二位艾滋病患者被治愈,离艾滋病被彻底治愈还有多远?

陆修远 科学大院 2023-04-05

2020年3月10日,一项发表在著名医学期刊《柳叶刀・HIV》上的文章宣布,一位HIV携带者在停药30个月之后仍然维持健康状态,成为了世界上第二个被治愈的艾滋病患者,他也被称为“伦敦病人”。


“伦敦病人”——Adam Castillejo(图片来源:Andrew Testa for The New York Times)


“一旦感染,终身吃药”,

HIV病毒为什么难消灭?


艾滋病堪称是20世纪人类公共卫生领域最大的梦魇,自从1981年美国疾病控制与预防中心通报全球首宗艾滋病毒感染案例起,已有将近4000万人死于这种疾病。


与冠状病毒和流感病毒的飞沫、接触甚至气溶胶传播途径相比,只能通过血液、母婴和性接触传播的HIV看上去并不像可以兴风作浪的样子,然而现状是,医学界与这个狡猾的病毒缠斗将近40年,堪堪打了个平手:现有医疗手段只能用药物将HIV感染者体内的病毒抑制在较低水平,维持携带者不发病和无传染性的状态。


目前,全球仍有近4000万HIV病毒携带者,即便在药物干预下他们与常人的预期寿命无异,但目前还没有方法完全清除患者体内的HIV病毒,即获得医学意义上的治愈仍然遥不可期。


艾滋病为什么难以治疗?我们需要先了解一下HIV病毒是如何攻击人体的。


任何病毒想要进入细胞从事破坏活动,都必须有能够与细胞表面分子结合的相应蛋白质。形象地说,就是拿着能打开细胞表面“锁”的“钥匙”,才能进入细胞。这也就解释了当人体被不同病毒感染时症状不同,比如感冒病毒感染呼吸道上皮细胞,多引起呼吸道症状,而狂犬病毒攻击神经细胞会引起脑部损伤等等。


HIV感染人体细胞是通过一个叫做CD4的糖蛋白分子。CD4 分子大多出现在辅助性T(Th)细胞表面,而Th 细胞是人体免疫系统中非常重要的一部分,它可以通过分泌细胞因子等等方式促进杀伤性T细胞和B细胞的激活,指导免疫系统清除病原体。


HIV感染人体之初,免疫系统也是可以进行抵抗的。然而HIV的阴险之处就在于,被它感染的Th细胞会被杀伤性T细胞清除掉,反过来削弱了免疫反应,这样的恶性循环使得免疫系统不仅不能将HIV清除出去,同时也无力抵御其他病原体的侵袭,最终感染者的免疫系统会被完全破坏,而艾滋病患者也多死于其他感染带来的并发症。


Th细胞表面CD4分子结构(图片来源:公有领域)


除去攻击人类免疫系统这个阴险之处,HIV作为一种RNA病毒,还能够将自身的遗传物质转换成DNA插入人类的基因组。当人类用药物抑制病毒的合成,HIV就隐姓埋名躲藏在细胞的基因组里,一旦药物撤退,HIV就死灰复燃,重新合成病毒颗粒继续感染健康细胞。这也是虽然我们已经研发出抑制HIV的药物,但仍然是“一旦感染,终身吃药”的原因所在。


第一个被治愈的艾滋病患者是谁?


感染艾滋病难治愈,此前只有区区1例患者被完全治愈,他就是堪称奇迹的“柏林病人”。

    

第一例艾滋病是如何被治愈的?


治疗艾滋病的研究举步维艰,突破出现在研究者发现HIV感染细胞不仅需要CD4,还需要细胞表面另外一个分子作为辅助,多数时候是CCR5,少数时候是CXCR4或者其他分子,也就是说艾滋病毒想要侵入免疫系统,必须同时结合免疫细胞表面的CD4和CCR5。没有CD4分子的免疫系统并不存在,但CCR5并不是人体必需,有一些携带CCR5突变的人(免疫细胞表面没有CCR5分子)依然能正常生活。实际上,CCR5突变基因的携带者对于(R5型HIV引发的)艾滋病是先天免疫的,这种突变在全球人群中的概率大约仅为1%,但在欧洲一些地区却高达10%。


HIV-1型病毒通过CD4和CCR5进入免疫细胞的过程(图片来源:公共领域)


研究者们猜想,假如把免疫系统改造成没有CCR5的版本,就可能让HIV病毒失去所依赖的“标靶”,从而达到让免疫重生并驱除HIV病毒的目的。不过,这种改造目前只可能通过骨髓移植实现,风险极大,而且是否真的有效也不得而知。基于上述原因,相关研究一直没有获得广泛影响,直到柏林病人——蒂莫西·布朗的出现。


蒂莫西·布朗早在1995年就感染了HIV,此后他一直服药接受治疗。然而,2006年,他又被诊断出患有急性骨髓性白血病,生命岌岌可危。血液学专家吉罗·胡特是蒂莫西·布朗的白血病主治医师,他本人并非艾滋病专家。当时,想拯救布朗的生命,就只能尽快进行骨髓移植。胡特医师在准备手术的过程中突发奇想,假如能找到携带CCR5突变基因的骨髓捐献者,就有希望在进行骨髓移植的同时改造病人的免疫系统,从而验证这种疗法的有效性。经过一番艰苦的寻觅,在80名骨髓配型成功的捐献者中,第61人被检测出带有CCR5突变基因。


柏林病人——蒂莫西·布朗(图片来源:Tumblr)


于是,柏林病人幸运地获得了一位携带突变CCR5的捐赠者的骨髓,供体的造血干细胞被移植到柏林病人体内之后。奇迹发生了,正如胡特医生期待的那样,来自供体骨髓的造血干细胞成功发育成一套不受HIV侵袭的免疫系统,将HIV病毒清除干净,并且让整合进柏林病人自身细胞的HIV基因永远沉睡不醒。


“伦敦病人”被治愈,

治愈方法和柏林病人相同


有了第一例治愈,医生们信心满满地想要重复这个奇迹,但是因为种种原因,奇迹再没出现过。至于其中的原因我们将在文章最后一个部分予以讨论。直到今年3月,伦敦病人进入停药后的第30个月,并且体内没有出现HIV反弹,医生们才终于可以宣布他成为了第二个艾滋病得到治愈的患者。


伦敦病人名叫Adam Castillejo,2003年在他23岁的时候被确诊感染HIV。药物治疗让他与健康人并无二致,直到2011年他又被确诊患有4期淋巴瘤。为了治疗淋巴瘤,他需要接受骨髓移植,幸运的是他找到了一个拥有CCR5突变的供体。2017年10月,在接受骨髓移植之后的第16个月,他自愿停止了艾滋病药物治疗。2019年3月,在停止药物治疗后的第17个月,他的医生宣布了他的HIV感染可能被治愈的消息。然后今年的3月,在停药30个月并且体内检测不到HIV活病毒的时候,Castillejo决定公开自己的身份,成为其他艾滋病患者的“希望使者”。


然而在治愈之后,并不是HIV的一切痕迹都被抹消掉了。和柏林病人一样,伦敦病人体内的一些细胞仍然含有藏在细胞核中的HIV基因片段,只不过这些休眠的基因如同化石一般,再也无法兴风作浪了。伦敦病人体内99%的免疫细胞都来自包含CCR5突变的骨髓捐献者,说明骨髓移植非常成功,新建立起来的免疫系统也是防止HIV复发的有力保障。


细胞膜表面CCR5受体蛋白,作者:Thomas Splettstoesser


已经有了两个治愈案列,

这种疗法能否大规模应用?


虽然已有两例成功案例,通过骨髓移植治疗艾滋病仍是一种未得到大规模验证的试验性疗法。


骨髓移植本身也是非常危险的操作,试验对象很容易因为癌症和感染等等原因最终无法幸存,在服用药物可以抑制HIV病毒、维持感染者正常生活的如今,冒险去做骨髓移植并不符合病人利益最大化的原则,因此试验对象只能是那些与柏林病人、伦敦病人一样感染HIV同时罹患终末期血液系统癌症的病人。


另外,由于CCR5天然突变在人群中极为罕见,对于上面提到的试验对象来说,找到配型合适的CCR5突变骨髓捐赠是非常困难的事,这也大大限制了此种试验性疗法的应用。


那么为什么不能对造血干细胞进行基因编辑从而获得CCR5突变呢?


虽然现如今基因编辑技术已经相当成熟,也出现在一些血液系统癌症的治疗方案例如CAR-T中,但是由于造血干细胞在体外几乎无法培养和增殖,很容易就失去干细胞特性而分化成其他类型的细胞,失去了移植的价值。因此对于造血干细胞的基因编辑仍然非常困难,用基因编辑来制造CCR5突变以治疗艾滋病目前为止难以实现。


基因编辑艺术插画(图片来源:Freepik.com)


不过,科学技术的进展日新月异,最新的一些研究已经让我们看到克服困难的曙光。虽然从理论发现到临床应用仍然有很长的路要走,相信在不远的未来,艾滋病这个梦魇也会成为历史。


参考资料:

https://mp.weixin.qq.com/s/KngdehInM8WzGVKVG7ZXxg

https://www.nytimes.com/2020/03/09/health/london-patient-hiv-castillejo-takeaways.html

"Long-term control of HIV by CCR5 Delta32/Delta32 stem-cell transplantation". The New England Journal of Medicine. 360 (7): 692–98.




本文由科普中国融合创作出品,陆修远制作,国科学院计算机网络信息中心监制,“科普中国”是中国科协携同社会各方利用信息化手段开展科学传播的科学权威品牌




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