艾滋病疫苗的研究進(jìn)展

張 雪，勝 利

(西北民族大學(xué)醫(yī)學(xué)院,甘肅蘭州730030)

艾滋病疫苗的研究進(jìn)展

張 雪，勝 利*

(西北民族大學(xué)醫(yī)學(xué)院,甘肅蘭州730030)

艾滋病是對(duì)人類健康和社會(huì)穩(wěn)定威脅很大的感染性疾病之一，至今尚不能徹底治愈，因此研制安全有效的艾滋病疫苗勢(shì)在必行.文章根據(jù)國(guó)內(nèi)外艾滋病疫苗的相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)艾滋病疫苗的研究現(xiàn)狀做一簡(jiǎn)單綜述.

艾滋病;疫苗;研究進(jìn)展

艾滋病(AIDS)是由人類免疫缺陷病毒(Human Immunodeficiency Virus，HIV)引起的病毒性傳染疾病，自20世紀(jì)80年代初首例報(bào)道以來，艾滋病在全球范圍迅速蔓延.根據(jù)聯(lián)合國(guó)艾滋病規(guī)劃署2014年報(bào)告，截至2013年底，全球現(xiàn)存活艾滋病病毒感染者/艾滋病人(HIV/AIDS)3 500多萬(wàn)人，平均每天新增6 000例，但是截止到2014年6月，僅有1 360萬(wàn)人獲得了抗病毒藥物的治療.我國(guó)疾病中心報(bào)告，我國(guó)艾滋病人數(shù)居全球第12位，在2013年全國(guó)法定傳染病報(bào)告死亡數(shù)中艾滋病居首位.目前，應(yīng)用抗逆轉(zhuǎn)錄病毒療法(antiretroviral therapy, ART)可以很大程度上延長(zhǎng)艾滋病感染者的發(fā)病周期，但該療法不良反應(yīng)較強(qiáng)且無法徹底根治[1]，因此研制出一種安全、有效的艾滋病疫苗來預(yù)防艾滋病病毒(HIV)的傳播已迫在眉睫.

1 艾滋病毒(HIV)的致病機(jī)制

HIV主要由包膜蛋白(Envelope Proteins, Env)介導(dǎo)進(jìn)入靶細(xì)胞.在HIV進(jìn)入靶細(xì)胞過程中，首先是其表面gp120分子與靶細(xì)胞上的CD4分子和輔助受體分別結(jié)合，其次跨膜亞基gp41的構(gòu)型發(fā)生改變，介導(dǎo)病毒包膜與靶細(xì)胞膜的融合[2].

HIV感染的最主要特征是CD4+輔助性T細(xì)胞減少和獲得性免疫缺陷，但是HIV殺傷CD4+T細(xì)胞的機(jī)制目前尚未完全清楚，在其可能機(jī)制中，最受關(guān)注的是免疫活化與CD4+T細(xì)胞減少之間的聯(lián)系[3].早期的研究顯示，HIV感染者中CD4+T細(xì)胞出現(xiàn)選擇性破壞并伴有免疫系統(tǒng)所有成分的異常激活.尤其是T細(xì)胞，免疫激活表現(xiàn)為T細(xì)胞顯著增生，細(xì)胞表面激活標(biāo)志物如HLA-DR和CD38表達(dá)增加，這種免疫激活與疾病進(jìn)展的相關(guān)性比CD4+T細(xì)胞和HIV RNA水平更為密切[4].正常情況下，免疫系統(tǒng)活化是機(jī)體清除病毒感染的保護(hù)性機(jī)制，但在HIV感染中，長(zhǎng)期非特異性高水平的免疫活化可能是HIV殺死免疫細(xì)胞的主要原因.

2 常用抗HIV藥物

目前, 美國(guó)食品與藥品管理局共批準(zhǔn)了20多種抗HIV藥物上市，臨床上用于治療 HIV-1 感染的主要藥物有核苷類與非核苷類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑、蛋白酶抑制劑和整合酶抑制劑、高效抗反轉(zhuǎn)錄病毒治療(HRRAT)等.其中HRRAT在治療艾滋病中能取得很大的進(jìn)步，HRRAT可以使患者的病毒載量下降及CD4+T細(xì)胞的水平升高[5].然而HAART雖然在一定程度上抑制了HIV的復(fù)制，能有效地延長(zhǎng)患者的生命，但并不能徹底根治，而且藥物不良反應(yīng)較多，病毒很容易出現(xiàn)耐藥性突變.又因?yàn)樵撍幬锏寞煶梯^長(zhǎng)，所以在治療中常常會(huì)出現(xiàn)一系列并發(fā)癥，如神經(jīng)認(rèn)知障礙、肝腎衰竭、心臟疾病等[6～8].

自從HIV病毒被發(fā)現(xiàn)以來，人們一直致力于尋找有效的治療方法，但由于HIV本身高度變異性及易于產(chǎn)生耐藥性的特點(diǎn)，至今沒有研制出治愈艾滋病的有效藥物[9].由于沒有針對(duì)HIV的特效治療方法，從疾病控制長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略來說，有效的HIV 疫苗是戰(zhàn)勝HIV的最佳方法[10～11].

3 HIV疫苗

3.1 機(jī)體抗HIV感染機(jī)制

在艾滋病免疫應(yīng)答過程中，細(xì)胞免疫和體液免疫都發(fā)揮著重要的作用，并且其作用相互補(bǔ)充.體液免疫所產(chǎn)生抗體，可以中和游離的HIV 及已和細(xì)胞結(jié)合而尚未進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的HIV顆粒，以阻止病原體感染細(xì)胞，它可降低病毒載量及被感染的細(xì)胞量[12].細(xì)胞免疫主要是CD8+的細(xì)胞毒性T細(xì)胞(CTL).CD8+T細(xì)胞可以有效地清除被HIV-1感染的CD4+T細(xì)胞[13].

疫苗主要通過產(chǎn)生“中和抗體”發(fā)揮抗感染的機(jī)制，這些抗體與病毒結(jié)合，抑制病毒進(jìn)入宿主細(xì)胞.HIV疫苗研制的早期重點(diǎn)是放在了誘導(dǎo)中和抗體上，隨后逐漸放在誘導(dǎo)CD8+CTL應(yīng)答上.但是HIV與其他病毒不同，HIV具有高度的變異性且很小劑量即可引起艾滋病的發(fā)生，故下一步研制重點(diǎn)將集中在既能誘導(dǎo)出高效廣譜交叉反應(yīng)的中和抗體，又能產(chǎn)生高水平的CTL應(yīng)答上.

3.2 HIV疫苗研究歷程

艾滋病疫苗的研究可分為四個(gè)階段：第一階段，研究體液免疫的中和抗體，通過重組可溶性蛋白刺激機(jī)體產(chǎn)生中和抗體來消滅HIV.第二階段，研究刺激CD8+T細(xì)胞介導(dǎo)的細(xì)胞免疫，用病毒載體來激活細(xì)胞途徑特異性殺傷HIV.第三階段，研究體液免疫和細(xì)胞免疫兩者結(jié)合，采用“初免—增強(qiáng)”聯(lián)合免疫來抑制病毒的復(fù)制和預(yù)防HIV感染[14].第四階段總結(jié)了前三個(gè)階段的教訓(xùn)，疫苗設(shè)計(jì)更加注重抗原改造和載體的復(fù)制性，以誘導(dǎo)更強(qiáng)的體液和細(xì)胞免疫反應(yīng).

3.3 疫苗的種類

目前,人們正在通過不同的途徑研究艾滋病疫苗，自艾滋病疫苗研究至今，其形式主要包括兩大類：預(yù)防性的疫苗和治療性的疫苗.

3.3.1 預(yù)防性疫苗

蛋白亞單位疫苗是由一種或一種以上，不具有傳染性顆粒的蛋白構(gòu)成的疫苗，如作為HIV結(jié)構(gòu)之一的gag蛋白[15]，它可以自我裝配成病毒樣粒子，這種病毒樣粒子作疫苗既安全又能向免疫系統(tǒng)呈現(xiàn)與天然病毒顆粒相同的抗原，能誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生持久的免疫應(yīng)答.

病毒樣顆粒(VLPs)疫苗保留了天然病毒顆粒的空間構(gòu)象和誘導(dǎo)中和抗體的抗原表位. VLPs在通常情況下比亞單位疫苗和重組的蛋白疫苗有更強(qiáng)的免疫原性, 能夠刺激機(jī)體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生很強(qiáng)的免疫應(yīng)答.研究發(fā)現(xiàn),聯(lián)合使用痘病毒天壇株載體HIV黏膜疫苗和腺病毒載體HIV 疫苗，能夠誘發(fā)更強(qiáng)烈、更廣譜和多功能的T淋巴細(xì)胞反應(yīng)和體液免疫應(yīng)答，從而對(duì)HIV病毒感染起到有效的預(yù)防和治療效果[16].

活載體疫苗是將免疫原基因通過分子生物學(xué)手段重組到細(xì)菌和病毒載體的基因上，再接種動(dòng)物表達(dá)重組蛋白.可將HIV的重要抗原基因插入其內(nèi)并導(dǎo)入人體進(jìn)行表達(dá)，由于重組的病毒活載體可在體內(nèi)以天然的方式加工和合成抗原并遞呈給免疫系統(tǒng)，該疫苗可誘導(dǎo)產(chǎn)生體液免疫和細(xì)胞免疫，甚至黏膜免疫.它是基因工程疫苗中最具發(fā)展?jié)摿Φ囊呙缰?其中痘病毒載體作為HIV活載體疫苗研究是極其重要的一部分，在實(shí)驗(yàn)研究中已經(jīng)初顯成效.近年來，以NYVAC(痘病毒哥本哈根株)為載體的HIV疫苗I期臨床試驗(yàn)通過DNA疫苗和NYVAC聯(lián)合免疫，誘導(dǎo)了強(qiáng)大的多功能T細(xì)胞反應(yīng)，其中90%的志愿者T細(xì)胞反應(yīng)為陽(yáng)性[17].

DNA疫苗是將編碼某種蛋白質(zhì)抗原的重組真核表達(dá)載體直接注射到動(dòng)物體內(nèi)，使外源基因在活體內(nèi)表達(dá)，產(chǎn)生抗原激活機(jī)體免疫系統(tǒng)，從而誘導(dǎo)特異性的體液免疫和細(xì)胞免疫應(yīng)答.有效的細(xì)胞和體液免疫，安全性好、構(gòu)建靈活、可反復(fù)接種、技術(shù)通用性好、研發(fā)周期短.生產(chǎn)成本低.最新研究表明，一種慢病毒載體DNA疫苗CAL-SHIV-ZN-既可以克服減毒活疫苗中病毒基因整合到宿主染色體上的缺陷，又可以比單獨(dú)的DNA疫苗產(chǎn)生更強(qiáng)更持久的免疫原性[18].

3.3.2 治療性疫苗

多肽疫苗是一種具有免疫原性和抗原性的多肽，這種疫苗具有誘導(dǎo)對(duì)蛋白抗原的結(jié)構(gòu)元素免疫應(yīng)答能力，且生產(chǎn)技術(shù)安全，且具高度標(biāo)準(zhǔn)化，并能夠針對(duì)復(fù)雜的非連續(xù)性天然抗原表位，構(gòu)建相應(yīng)的合成抗原多肽[19].其中研究發(fā)現(xiàn)，疫4x肽(Vacc-4x)疫苗可以顯著降低HIV病毒的載量，這一發(fā)現(xiàn)可能成為Vacc-4x作為治療性HIV疫苗的研究基礎(chǔ)[20].

腺病毒作為一種基因載體自發(fā)現(xiàn)以來一直是基因治療和疫苗研究的熱點(diǎn)，腺病毒載體具有安全有效、宿主范圍廣、可感染不同類型和時(shí)期的細(xì)胞等優(yōu)點(diǎn)而被用于多項(xiàng)基因治療的臨床試驗(yàn)中.研究發(fā)現(xiàn)，重組腺病毒疫苗(rAD5)肌肉注射轉(zhuǎn)移至小鼠體內(nèi)后，可對(duì)HIV長(zhǎng)期免疫[21]，但是重組腺病毒疫苗在治療HIV時(shí)并沒有減少HIV-1感染或病毒載量的設(shè)定點(diǎn)，反而使感染加重[22]，所以數(shù)據(jù)和安全監(jiān)測(cè)委員會(huì)建議停止接種該疫苗.

合成肽疫苗是一種僅含免疫決定簇組分的小肽，即用人工的方法按天然蛋白質(zhì)的氨基酸順序合成保護(hù)性短肽，與載體連接后加佐劑所制成的疫苗，即第三代疫苗.這種疫苗不含核酸，是最理想的安全新型疫苗，也是目前研制預(yù)防和控制感染性疾病的和惡性腫瘤的新型疫苗的主要方向之一.合成肽疫苗的早期研究以口蹄疫病毒(FMDV)合成肽疫苗為主.我國(guó)已成功研制出豬O型FMD合成肽疫苗并投入生產(chǎn)銷售.目前，天康公司正在進(jìn)行二價(jià)口蹄疫合成肽疫苗的研[23].

4 HIV疫苗的研究現(xiàn)狀

1987年，首個(gè)HIV疫苗(gp160亞單位疫苗)在美國(guó)開始試驗(yàn)[24].1998年，VaxGen公司研發(fā)的HIV疫苗AIDSVAX進(jìn)入III期臨床研究，但在2003年，宣布AIDSVAX的III期臨床研究結(jié)果無效[25].同年，美國(guó)軍方和泰國(guó)政府合作的艾滋病疫苗在泰國(guó)進(jìn)入臨床研究，編號(hào)為RVl44.RVl44由賽諾菲巴斯德公司ALVAC-HIV和VaxGen公司的AIDSVAX兩個(gè)疫苗組成.此前的試驗(yàn)表明，這兩種疫苗單獨(dú)使用均無效果.但是如果受試對(duì)象首先接種ALVAC-HIV，然后接種AIDSVAX， ALVAC-HIV負(fù)責(zé)刺激免疫系統(tǒng)使其做好攻擊HIV的準(zhǔn)備，AIDSVAX則擔(dān)當(dāng)“助攻手”負(fù)責(zé)增強(qiáng)免疫反應(yīng).2004年，22個(gè)著名專家在Science發(fā)表文章質(zhì)疑RVl44臨床研究的科學(xué)原理.2009年9月，美國(guó)軍方和泰國(guó)聯(lián)合宣布RVl44的臨床研究結(jié)果：該復(fù)合疫苗可使人體感染HIV的風(fēng)險(xiǎn)降低3l%[26～27].這是世界上第一個(gè)具有一定免疫效果的AIDS疫苗，盡管RVl44的免疫效果有限，但該領(lǐng)域的專家還是看到了新希望，有專家認(rèn)為從31%提高到90%的保護(hù)作用可能不需要很長(zhǎng)時(shí)間[28].另外，美國(guó)華爾特-里德陸軍研究所的研究發(fā)現(xiàn)RV144可以保護(hù)某些受試者對(duì)抗HIV的機(jī)制，通過分析發(fā)現(xiàn)疫苗受試者體內(nèi)引發(fā)的不同類型的抗體反應(yīng)與HIV的感染率高低有關(guān)[29～30].2004年，Merck公司旨在刺激細(xì)胞免疫反應(yīng)的載體疫苗V520的LIb臨床研究(編號(hào)為STEP)開始.研究發(fā)現(xiàn),低劑量的該疫苗僅可誘導(dǎo)40%的受試者產(chǎn)生免疫反應(yīng)，而且該候選疫苗增加受試對(duì)象感染HIV[31]，導(dǎo)致該研究在2007年9月被終止.2007年12月我國(guó)自主研發(fā)的天壇痘苗復(fù)合型疫苗進(jìn)入I期臨床研究.I期臨床結(jié)果表明該疫苗的效果比國(guó)外其他疫苗都要好.早期的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，該疫苗在小鼠及猴子體內(nèi)均可誘導(dǎo)出很好的體液免疫及細(xì)胞免疫.該疫苗與國(guó)際上研發(fā)的艾滋病疫苗不同，國(guó)際上研發(fā)失敗的疫苗多屬于“死疫苗”，而天壇痘苗復(fù)合型疫苗則屬于“活疫苗”.2011年西安略大學(xué)舒利克醫(yī)學(xué)及牙科學(xué)院病毒學(xué)韓裔教授祁永康經(jīng)過十年研發(fā),研制出一種名為“SAV001”的疫苗，它是一種利用基因改造技術(shù)制成的預(yù)防艾滋病全病毒疫苗，是第一種獲批準(zhǔn)作臨床試驗(yàn)具有預(yù)防作用的疫苗，該疫苗具有很好的免疫效應(yīng)，I期臨床研究取得了良好進(jìn)展[32].

2012年，國(guó)際艾滋病疫苗促進(jìn)組織的研發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)中有37個(gè)AIDS疫苗正在進(jìn)行臨床研究.其中I期33個(gè)，I/II期1個(gè)，II期3個(gè).其中進(jìn)入II期試驗(yàn)研究的RV305是由美國(guó)軍方和泰國(guó)衛(wèi)生部合作研究的RV144的后續(xù)項(xiàng)目.2012年我國(guó)研發(fā)的天壇痘苗復(fù)合型艾滋病疫苗進(jìn)入II期臨床階段.

5 結(jié)論

HIV發(fā)現(xiàn)至今已有30多年，雖然有許多保護(hù)作用的候選疫苗被研發(fā)出來，有些還進(jìn)行了臨床試驗(yàn)[33]，但至今沒有一種安全有效的預(yù)防性或治療性疫苗適用于人體.研發(fā)HIV疫苗面臨的突出問題就是HIV的高度變異和研究失敗率非常高且資金消耗巨大.而且疫苗的免疫原性受多種因素影響[34].雖然安全有效的HIV疫苗目前還未研制出來，但不斷涌現(xiàn)的新的免疫方法給我們帶來了新的希望，相信隨著醫(yī)學(xué)的發(fā)展和世界各國(guó)對(duì)艾滋病疫苗不斷的探索，艾滋病疫苗將會(huì)取得突破性的進(jìn)展.

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2015-11-20

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張雪(1994—)，女，河南商丘人.

R392

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1009-2102(2015)04-0074-05