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艾滋病疫苗

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艾滋病疫苗艾滋病疫苗

艾滋病疫苗,即艾滋病病毒(HIV)疫苗,被认为具有预防艾滋病病毒感染的作用。从1981年发现艾滋病毒开始,到2012年,世界上对于艾滋病疫苗的研制一直没有间断过,但是由于艾滋病病毒的变异频率非常高,以及人类对艾滋病发病机理的理解不足等原因,导致疫苗的研制异常困难。

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目录

1 简介
2 研究进展
3 研究类型
4 面临难题

艾滋病疫苗 - 简介

艾滋病疫苗艾滋病疫苗

艾滋病疫苗,即艾滋病病毒HIV)疫苗,HIV疫苗被认为是预防艾滋病的最有效工具。

1981年首次发现艾滋病后,HIV的感染在世界范围内迅速流行。至2002年底世界上至少有193个国家和地区发现有HIV感染者死亡,造成全球累计6000余万人感染,2000余万人死于艾滋病。由于没有针对HIV的特效治疗方法,研制安全、有效的疫苗是控制HIV传播的重要手段之一。HIV易感者通过接种艾滋病疫苗,发生免疫反应,从而产生对疾病的特异抵抗力,提高免疫水平,达到预防、治疗HIV的目的。

以下几种现象表明艾滋病疫苗是可行的:

1、HIV病毒株大多是单一型,这就为疫苗诱导免疫反应提供了机会。

2、病毒有限制性结构和基因特征,从而可进一步改善保护免疫力的识别机制。来源于高暴露但未感染者和长期无进展的免疫反应显示HIV疫苗的可行性。在非人灵长类动物模型中有慢病毒感染受被动保护的例子同样证明HIV疫苗是可行的。[1]

艾滋病疫苗 - 研究进展

1984年,HIV(艾滋病病毒)被分离出来,美国卫生与公共服务部部长玛格丽特·赫克勒当时宣称“两年内定能研制出艾滋病疫苗”。

1997年,美国时任总统克林顿提出,要在8到10年内研制出有效的艾滋病疫苗。之后,美国曾掀起艾滋病疫苗研制热,一度曾有几十种疫苗进行临床试验,但效果均不理想。[2]

2004年, 默克公司联手美国国家过敏传染性疾病研究所等机构,开始了被称为“步伐”的研究计划。1500 名18 岁到45岁的志愿者参加了这项实验。这些来自全国各地的志愿者尚未感染HIV 病毒,但都是艾滋病高危人群。志愿者被分为两组,一组被注射带有整合酶抑制剂的疫苗,另一组注射了毫无实际作用的安慰剂。最终,被注射疫苗的一组志愿者中,有24 人感染;而对照组则有21 人感染艾滋病病毒,并无显著区别。研究表明,该载体疫苗激活的Ad5型T细胞甚至可能使接种者更易感染艾滋病病毒。 

曾经在2009年被认为是世界首种艾滋病疫苗的RV144曾经在2009年被认为是世界首种艾滋病疫苗的RV144

2007年9月21日,美国默克制药公司和艾滋病疫苗试验联盟(HVTN)的科学家们宣布,由于Ad5疫苗(复制缺陷型Ad5腺病毒载体疫苗)未能有效预防感染和降低艾滋病患者血液的人体免疫缺陷病毒(HIV-1)水平,决定停止Ad5疫苗的Ⅱb期临床试验。《科学》杂志称, “HIV-1疫苗的失败,使艾滋疫苗研究遭到了一次致命打击。这种疫苗之所以被科研专家们寄予厚望,是因为它运用遏制HIV病毒生存环境而控制其本身生长的全新思路,并且在对猴子试验中获得明显成功。它在临床实验中被判定为无效,同时,科学家们由此得出的新认识是:注射疫苗甚至有可能面临着更大的感染风险。[3]

2007年12月1日,中国疾病预防控制中心与北京生物制品研究所联合研制的DNA—天坛痘苗复合型艾滋病疫苗,开始给第一组志愿者进行接种,此举意味着中国具有自主知识产权的艾滋病疫苗开始进行Ⅰ期临床试验。项目研究者称,该疫苗在恒河猴攻毒实验中证实能够保护动物不被感染,明显优于国际上大多数现有疫苗无法预防感染、只能降低感染后动物体内病毒含量水平的免疫效果。[4]

2008年6月,国际艾滋病疫苗行动组织每两年制定一次的《艾滋病疫苗蓝图2008》中明确提出,改变现有大量的资源用于传统的经验式的疫苗研发与筛选的方式,重点解决阻碍疫苗发展的关键基础性科学难题。[5]

2009年3月21日,中国食品药品监督管理局宣布,由中国自行研制的艾滋病疫苗正式进入二期临床实验,这是中国第一次在高危人群中,对艾滋病疫苗进行安全性的评价和有效性的探索。

2009年9月,美国军方和泰国政府的研究人员称,他们历时三年对16400名泰国人进行的调查研究表明,接种了疫苗RV144的人感染艾滋病的可能性降低了31%。RV144 被称为“联合疫苗”,是由两种有过失败经历的旧疫苗联合而成。其设计初衷是部分RV144使机体能够做好准备,并在遇到HIV时发挥强力的抵抗作用;另一部分起到增强免疫反应、加强攻击力度的作用。不过,这31%的有效率,也存在种种争议。实验表明,8200名接种疫苗的志愿者中有51人感染艾滋病,而无接种的另外8200人中,则有74人感染。种种分析表明,该研究团队的统计方法使用了效率最高的一种数据,而用其他角度来分析,有效率将降至26%,甚至8%。事实上,连研究报告的作者都承认,“没有哪个国家会批准生产有效性如此差的疫苗。”为时6年、唯一一次志愿参与者超过万人的艾滋病疫苗实验最终还是失败了。[6]

至2012年,全球已有超过35种疫苗在过去28年先后进入临床试验阶段,数万名志愿者参与。

2012年2月,盖茨基金会联席主席比尔·盖茨在其发表的年度公开信表示,“在对艾滋病病毒的科学认知方面,如性状、如何进入细胞、怎样使用抗体与之对抗等,进展超过预期。然而,与疫苗可以产生的巨大变革相比,对各种构想进行试验的计划仍然缺乏应有的迅猛态势。在12年内研制出疫苗仍然是可能的。”[7]

2012年3月,古巴专家6日在哈瓦那宣布,古巴研制的艾滋病疫苗已在老鼠身上试验成功,并将在近期内转入人体试验。研究小组负责人恩里克·伊格莱西亚斯在第29届生物技术国际会议上向来自38个国家的600多名与会代表介绍古巴的这一成果时说,他领导的小组研制的艾滋病疫苗名为HIV-1治疗型疫苗,是以一种重组蛋白质为基础,依靠遗传工程技术研制成功的,疫苗寻求使肌体细胞对艾滋病病毒产生反应[8]

艾滋病疫苗 - 研究类型

截至2012年,世界上主要研究的艾滋病疫苗类型包括HIV灭活疫苗、HIV减毒活疫苗、亚单位疫苗、活载体病毒蛋白疫苗、DNA疫苗等。

HIV灭活疫苗和HIV减毒活疫苗

在很多传染病的预防工作中,都采用了针对病原体的灭活疫苗或减毒活疫苗来达到预防疾病感染的目的,因为此类疫苗能够模仿具有生物活性的病毒,将整个病毒颗粒呈递给免疫系统,能引起广泛的免疫影响。科学家们曾试图用同样的方法来预防HIV感染。一些试验结果亦证明:这种疫苗注入体内,可使病人血清HIV抗原转阴,减慢疾病进展速度。但有人对这种疫苗的安全性表示怀疑,担心这种疫苗引起感染,造成不良后果。

有研究表明:用一株自然减毒的猴免疫缺陷病毒(SIV)活毒株接种猕猴可以阻止毒性SIV毒株在成年和新生猕猴中致病,但不能预防病毒感染。至今难以证实HIV灭活疫苗能否有效的诱导机体产生细胞免疫应答。许多研究人员希望通过删除对HIV的复制必不可少的基因来制备其变异缺陷株,使其在引起强烈免疫反应的同时又不会使人患上艾滋病,但还没有取得有效的研究成果。

亚单位疫苗

亚单位疫苗即重组的病毒膜蛋白单体或多肽。由一种或一种以上HIV蛋白的非传染性颗粒构成,有包装的逆转录病毒核酸序列,故安全性良好。美国Vax Gen公司研制的重组gp120蛋白疫苗是唯一已进入人体Ⅲ期临床试验的HIV-1疫苗。但该疫苗由于是单体重组蛋白,刺激产生的中和抗体谱较窄,抗HIV-1野生株的攻击力有限。因此,为了提高该类疫苗的保护能力,需要继续研制接近天然HIV-1的重组糖蛋白以及近一步了解膜蛋白结构及免疫侵入机制。

活载体病毒蛋白疫苗

将编码病毒蛋白的基因插入其他活病毒或细胞基因组中并用之感染动物或人体,使外源基因在宿主细胞表达,可产生对基因产物及载体的免疫应答。活病毒载体包括痘病毒疫苗、杆状病毒和腺病毒等。研究较多的是痘病毒疫苗。痘病毒疫苗在感染宿主细胞胞质中复制,无致癌性,此类疫苗可诱导机体产生细胞免疫和体液免疫且疫苗易于生产和保存。但对其安全性问题仍应加以关注。

HIV感染导致机体免疫抑制,若载体在体内变异,威胁患者本身的生命。已报道进入Ⅱ期临床试验的金丝雀痘病毒载体疫苗被证明可产生持久的体液免疫和细胞免疫应答。因鸟类痘病毒在人的细胞中没有完整的复制周期,所以其安全性相对较好。

DNA疫苗

DNA疫苗被称为继完整病原体疫苗和基因工程重组蛋白疫苗之后的第3代疫苗,即将插入并表达目的抗原基因之质粒DNA经各种转移途径转入机体细胞,借用宿主细胞的表达加工合成抗原分子。

1992年,Tang等首先经鼠皮肤直接接种编码外源蛋白的质粒DNA,发现这种免疫方式也能使机体产生抗体应答,证实“裸”DNA可以通过抗原表达作为免疫原。裸露的质粒DNA注入机体后,可以进入细胞并持续表达外源蛋白,从而有效地激发体液免疫和细胞免疫。它们在猕猴试验上的有效性已经得到证实,通常可以阻止SIV引起的AIDS。通过这种直接体内注射的方法,免疫用蛋白质抗原表位以一种能被宿主受体自然识别的方式产生出来,抗原肽的呈递与自然感染相似,这一特性对于构象型抗原表位引起的保护性免疫尤为重要。这种疫苗兼有减毒活疫苗的有效性及亚单位疫苗的安全性,既像接种了活的病毒体一样可以不断表达抗原蛋白,又可方便地精选所需基因片段,激发理想的免疫应答。这种疫苗由于可以在机体细胞内表达抗原且具有较好的免疫原性,可诱导体液免疫应答和较强的细胞毒反应,同时它又可以制成多价疫苗,易于改造以适应于流行毒株,并且易于制备和保存,特别适合于发展中国家。基于以上种种优点,DNA疫苗是21世纪初艾滋病疫苗研制的热点,且已有HIV的DNA疫苗进入人体试验阶段。[9]  

艾滋病疫苗 - 面临难题

艾滋病毒的特殊性

(图)hiv病毒hiv病毒

艾滋病疫苗的研制难题主要在于HIV病毒区别于其他病毒的特殊性。

1、HIV进化极其快速,而且这个过程非常不精确。它每天大约能产生1000亿个新的病毒粒子,因为其拥有一个没有校正功能的逆转录酶,复制过程中会有大量的错误出现,从而产生一大群各不相同的个体,极易产生变异。这直接导致一位艾滋病患者体内包含的艾滋病毒颗粒有1万到10万种,疫苗要想精准识别,难度极大。

2、大多数经典疫苗的作用在于防止病原感染而发展成疾病,而不在于防止病原进入,但HIV则不同,因为即使很小量的感染都会导致AIDS(艾滋病),所以要求疫苗能产生高效价的中和抗体并有效地记忆,以清除所有进入的病毒。

HIV的保守位点(不易发生突变的部分)往往隐藏在颗粒深处,不会轻易被疫苗识别。这使得抗体即便与病毒相见,也未必能相识。不仅如此,疫苗激发出的抗体,在HIV从一个细胞直接感染另一细胞过程中,很难和病毒相遇。此外,某些糖基化作用还为病毒竖起厚厚盾牌,阻碍抗体与病毒发生中和。

3、HIV忍耐力也很大,潜伏期可达数十年之久,免疫系统往往忽视这种“表面的平静”。

 

缺少合适的动物模型

除人类之外唯一能感染HIV的灵长类动物只有黑猩猩。然而,HIV在其体内复制水平很低,不会引起任何艾滋病症状;另外,黑猩猩昂贵的价格和伦理因素,也限制了实验模型的建立。

 

对艾滋病的发病机制理解不足

传统方法无法预防HIV的感染以及病毒感染引起、十分复杂的免疫激活反应。在2012年前进入临床观察的近30种艾滋病候选疫苗中,几乎均以刺激细胞免疫反应为目标设计,大量重复性的工作在各地的研究小组内展开,均以失败告终。

正因如此,不少声音称,艾滋病疫苗研究在热衷于临床试验的方向上已走得过远了。但清华大学艾滋病综合研究中心张林琦认为,既然HIV进入人体后可以8~10年甚至终身不发病,证明人体本身有可能抵抗该病毒,只是尚未找到破解的命门。美国格兰斯通病毒学和免疫学研究所教授劳拉·纳波利塔诺也认为,艾滋病研究只是误入歧途。 

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注释与参考:
[1]^艾滋病疫苗的需求和开发可行性2010-09-26
[2]^四川在线-天府早报:世界兴奋:发现首种艾滋病疫苗(组图)2009-09-25
[3]^科学时报:艾滋病疫苗离我们还有多远2008年01月15日
[4]^人民网:我国艾滋疫苗开始临床试验(新成果) 2007-12-11
[5]^南方周末:艾滋病疫苗:长夜漫漫路迢迢2009-09-24
[6]^网易探索新闻:艾滋病疫苗研究曙光乍现?
[7]^科学网:盖茨发表公开信:12年内或可研制出艾滋病疫苗2012-2-3
[8]^新浪科技:古巴艾滋病疫苗转入人体试验 老鼠试验已成功 2012年03月08日
[9]^39健康网:艾滋病疫苗的种类及研究现况 2009-6-3
搜狐·健康
上海东方爱心俱乐部
新浪·科技时代
新浪·财经
搜狐·新闻
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