小病毒為何成為大家族？

劉衛(wèi)

中國科學(xué)院昆明動物研究所的一個研究團(tuán)隊在2015年6月15日的學(xué)術(shù)期刊《艾滋病研究和人類逆轉(zhuǎn)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(jī)身上發(fā)現(xiàn)的新艾滋病病毒（HIV）測序的結(jié)果。研究人員認(rèn)為，這一變異病毒株是世界上最復(fù)雜的HIV，比之前最復(fù)雜的其他各種HIV-1病毒株亞型還要復(fù)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(kuò)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(fù)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(jié)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(zhuǎn)錄和擴(kuò)增，獲得相關(guān)基因序列，進(jìn)行了測序和分析。

這一新發(fā)現(xiàn)的最復(fù)雜的HIV病毒株被命名為08mLDTD011，08指的是2008年，當(dāng)時該長途卡車司機(jī)從云南入境，m指的是緬甸，LDTD指的是長途卡車司機(jī)，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(fù)雜，而復(fù)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(xué)反應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)是免疫印跡結(jié)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(yīng)。

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(jìn)行更詳細(xì)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(gòu)成的威脅最嚴(yán)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(jìn)化上很接近某個已知亞型，同時進(jìn)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(xué)無關(guān)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(jié)構(gòu)。同一種重組型具有相同的基因嵌合結(jié)構(gòu)，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(qiáng)，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(dǎo)致的艾滋病?，F(xiàn)在，中國研究人員檢測到的最新和最復(fù)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(fù)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(dāng)然，復(fù)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(qiáng)，但并不意味著新病毒的致病性最強(qiáng)，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(qiáng)。只是，新病毒的發(fā)現(xiàn)讓中國防治艾滋病的任務(wù)更加艱巨。

根據(jù)基因測序和分析結(jié)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(xué)調(diào)查結(jié)果對全國流行的HIV-1亞型毒株進(jìn)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(jié)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(kuò)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(jī)理

現(xiàn)在，研究人員對于HIV的來源有了比較認(rèn)同的結(jié)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(dāng)?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(jìn)化為HIV。

與SIV一樣，HIV入侵人體后并非是整個病毒都進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部，而是在人的細(xì)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(xì)胞的組織相容性復(fù)合物（MHC）結(jié)合在細(xì)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(xì)胞，然后這些被入侵的細(xì)胞會被免疫系統(tǒng)標(biāo)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(dǎo)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(biāo)記它并清除它。因此，人體細(xì)胞的組織相容性復(fù)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(jī)體免疫系統(tǒng)。組織相容性復(fù)合物也是一個大家族，也會有多種變體，以應(yīng)對和結(jié)合變化的HIV。例如，人類白細(xì)胞抗原B（HLA-B）基因編碼的蛋白就是組織相容性復(fù)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(fù)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(jié)合，如此，就可以把HIV入侵的信息傳遞給T淋巴細(xì)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(fù)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(jìn)化和變化，不斷變化的代價就是其復(fù)制能力下降。因此，在這類感染者身上HIV復(fù)制不多，對人體健康的危害相對較輕。因此，人類的白細(xì)胞抗原B和HIV在共同進(jìn)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(xué)醫(yī)學(xué)院的科學(xué)家們在非洲貢貝國家公園對坦桑尼亞大猩猩進(jìn)行研究，獲得了SIV與組織相容性復(fù)合物共同進(jìn)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(fù)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(jié)合，把病毒入侵的信息及時傳遞到機(jī)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?fàn)幜撕芫?，?dǎo)致SIV產(chǎn)生了擺脫機(jī)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(jìn)行變化，讓機(jī)體免疫系統(tǒng)難以識別它們。而多變的結(jié)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(jìn)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(xué)分子免疫學(xué)實驗室的科學(xué)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(guān)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。現(xiàn)在研究人員認(rèn)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(guān)系就越近。如此，研究人員就可以追蹤到HIV的傳播擴(kuò)散方式，進(jìn)而研發(fā)對HIV針對性更強(qiáng)和更有廣泛殺傷力的藥物。

研究人員認(rèn)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(shè)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(gòu)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(jìn)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(jìn)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(jìn)化，并通過這種系統(tǒng)進(jìn)化來預(yù)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(jìn)。

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