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Immune cells (green) infected with HIV (pink) undergo a cell-suicide process known as pyroptosis.
虽然美国有学者发现通过骨髓移植可以治愈艾滋病,但后来发现可能是摆了乌龙,其中一名患者病毒再次出现阳性,给这一研究思路泼了一盆冷水,因此关于艾滋病的治疗仍将是医学领域研究目标。最新的《自然》和《科学》两大著名期刊,两天内分别发表来自同一研究小组的研究论文,是采用通过阻断细胞自杀治疗艾滋病的研究。
HIV感染可以导致大量免疫细胞自杀。从整体上看,应该有两种方法对付艾滋病,一种是针对病毒,设法阻止病毒的复制,目前国际上采用艾滋病治疗方法正是针对病毒的关键蛋白。另一种方法是设法保护受到感染的细胞,如果可以让受到感染的细胞不发生自杀,也许是另一种治疗策略。最新的《自然》和《科学》发表的论文发现,正是把目标转向受感染的细胞,通过避免细胞死亡实现治疗艾滋病的目的。研究者认为,也许这可以成为一种新的治疗艾滋病的新模式。
这些文章也可以解释一个长期困扰科学界的疑问,那就是为什么艾滋病患者负责抗感染的免疫细胞会发生死亡。2010年《细胞》上的一项研究曾经证明,艾滋病病毒并不是直接杀死CD4阳性免疫细胞,相反,这些细胞死亡其实是自杀(难道不是病毒引起的?)。按照加州旧金山的格拉斯顿分子病毒学家Warner Greene(两篇文章的作者)的说法,这些细胞是自杀而不是被谋杀。
艾滋病病毒患者CD4阳性免疫细胞自杀有一个特殊的称呼是细胞焦亡,这是近年来发现并证实的一种新的程序性细胞死亡方式,其特征为依赖于半胱天冬酶-1(caspase-1),并伴有大量促炎症因子的释放。细胞焦亡的形态学特征、发生及调控机制等均不同于凋亡、坏死等其他细胞死亡方式。研究表明,细胞焦亡广泛参与感染性疾病、神经系统相关疾病和动脉粥样硬化性疾病等的发生发展,并发挥重要作用.对细胞焦亡的深入研究有助于认识其在相关疾病发生发展和转归中的作用,为临床防治提供新思路。
在《科学》杂志上发表的报告中,Greene小组鉴定出细胞探测病毒DNA的一种感受器,就是interferon-gamma–inducible protein 16 (IFI16)gama干扰素诱导蛋白16,该感受器激活细胞自杀反应。他们发表在《自然》的长文发现,这些受到病毒感染的细胞通过pyroptosis细胞焦亡形式自杀。caspase 1是细胞焦亡的关键蛋白,同时细胞产生炎症因子如IL-1b,炎症因子释放吸引更多细胞并导致这些细胞死亡。美国顶点药物公司曾经开发过这种蛋白的抑制剂VX-765,曾经尝试用于人类癫痫的治疗,但最终没有取得成功,但人体试验结果证明该药物使用6周是安全的。Greene小组将VX-765用于体外培养的人类扁桃体和脾脏细胞,发现可以阻断细胞焦亡,避免CD4细胞死亡,并可以抑制炎症反应。Greene希望该思路将来可以作为世界9800万艾滋病患者抗病毒治疗的补充或替代治疗手段。
NIH过敏和感染疾病研究所所长AnthonyFauci认为,因为caspase-1抑制剂主要是针对宿主蛋白,而不是病毒。HIV病毒可能不会受到这种治疗方法的影响。而且任何新的艾滋病治疗方法都将会面临同样的问题,就是必须能超过已经使用的30多种抗病毒药物的效果,否则难以取而代之。
法国赛诺菲首席科学家Gary Nabel认为,解释HIV感染杀死CD4细胞的机制也是科学家面临的重要问题,例如解释细胞何时通过自杀来避免病毒感染,或者病毒如何逃避细胞自杀反应实现感染的目的。不过Nabel特别担心Greene小组的策略,如让免疫细胞存活,或者会加速病毒扩散速度。对艾滋病来说,避免细胞死亡是一个双刃剑,细胞死亡或许正是这些免疫细胞限制控制病毒继续复制并扩散的有效手段。Greene对这一观点不以为然,他们曾经检查是否会促进感染的加快,结果并没有发现。他们认为,细胞焦亡并不是宿主细胞限制病毒感染的策略,限制细胞焦亡是治疗艾滋病的有效手段。
无论如何,现在说这个策略是否可行为时过早。病毒虽然简单到都算不上生命,但我们目前对付病毒的手段和技术仍然不那么有效。不过,这个小组提出这样的方案仍值得称赞。作为一种人间瘟疫,艾滋病已经给我们太多不可思议,过去的一个肆虐人间瘟疫病毒是天花病毒。成功攻克天花让我们有一点自信,我们过去取得成功的手段是用疫苗,其本质是利用我们自身的免疫系统。可是我们面对结构简单,但神奇无比,种类繁多的病毒,老的经验往往不是那么可靠,其实我们对天花病毒也非常不那么了解,流感、肝炎、艾滋病、SARS简直都让我们崩溃。从不同角度建立不同方法进行尝试只是我们无奈的选择,因为我们并没有更好的选择。
让人有一些疑惑的是,该小组发表的两个文章其实是同一个研究不同侧面,为什么要拆成两个部分分别发表,为什么不在《细胞》上发表个更全面的论文,也许这种一炮两响效果更好。
参看原文地址:doi:10.1038/nature.2013.14422
参考文献
1. Monroe, K. M. et al. Science http://dx.doi.org/10.1126/science.1243640(2013).
2. Doitsh, G. et al. Nature http://dx.doi.org/10.1038/nature12940(2013).
3. Doitsh, G. et al. Cell143, 789–801 (2010
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