《科学》：揭示HIV-1起始型变体的数量由传染源伴侣的感染阶段决定

2020

07/16

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人类免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus, HIV），即艾滋病（AIDS，获得性免疫缺陷综合征）病毒，1983年，在美国首次发现。

人类免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus, HIV），即艾滋病（AIDS，获得性免疫缺陷综合征）病毒，1983年，在美国首次发现。它是一种感染人类免疫系统细胞的慢病毒（lentivirus），属逆转录病毒的一种。HIV通过破坏人体的T淋巴细胞，进而阻断细胞免疫和体液免疫过程，导致免疫系统瘫痪，从而致使各种疾病在人体内蔓延。由于HIV的变异极其迅速，难以生产特异性疫苗，至今无有效治疗方法，对人类健康造成极大威胁。

自上世纪八十年代以来，艾滋病的流行已经夺去超过3400万人的生命。据世界卫生组织（WHO）统计，2017年，全世界约有3690万人感染HIV，其中仅59％的HIV感染者接受抗逆转录病毒疗法（ART）治疗。

目前为止HIV仍然是全球最大的公共卫生挑战之一，因此急需深入研究HIV，以帮助研究人员开发出可以有效对抗这种疾病的新疗法。为阻止病毒大量复制对免疫系统造成损害，HIV感染者需要每天甚至终身服用ART。虽然服用ART已被证明能有效抑制艾滋病发作，但这类药物价格昂贵、耗时耗力且副作用严重。人们急需找到治愈HIV感染的方法。
迄今为止，全世界只报道了仅有的一名“柏林病人”Timothy Ray Brown被认为完全治愈了HIV。2007年，Brown在德国一家医院接受通过CCR5△32/CCR5△32基因型造血干细胞移植治疗白血病后，他体内的HIV病毒也完全消失了，成为世界上首例被“治愈”的艾滋病患者。

2019年3月，一名被称为“伦敦病人”（London patient）的男性患者接受了HIV抵抗患者的骨髓移植后，已经将近19个月没有出现HIV感染的迹象了，他很可能成为世界上第二名已知的被成功去除HIV的患者。2020年7月初，“圣保罗病人”有可能成为全球第三例艾滋病治愈者。这位来自巴西圣保罗的36岁HIV男性患者采用抗逆转录病毒疗法结合烟酰胺（一种维生素B3），自停药66周以来，他的血液中没有检测到HIV病毒，血液中的抗体浓度也非常低。当然，针对这名圣保罗病人的治疗方案是否真能治愈艾滋病，还需要更长时间的观察和更多类似病例的支持。

图片来源：NIAID。

HIV可分为HIV-1和HIV-2。HIV-1有许多变体（或者说毒株），但是人们认为，HIV-1的性传播是由一种HIV-1病毒颗粒的生产性感染（productive infection，即病毒感染后能产生和释放子代病毒颗粒）造成的。了解传播的HIV-1病毒毒株的遗传学可能对制定成功的疫苗策略至关重要。

在性传播过程中，HIV-1在个体内的高遗传多样性经常会减少到一个可引发感染的起始型变体（founder variant）。了解这一瓶颈的驱动因素有助于开发有效的感染控制策略。在这个瓶颈期，人们对传染源伴侣（source partner）的重要性知之甚少。
在一项新的研究中，来自英国伦敦卫生与热带医学院、牛津大学、爱丁堡大学、瑞士苏黎世理工学院和美国耶鲁大学公共卫生学院的研究人员提出了一个假设：传染源伴侣影响HIV-1起始型变体数量。为了验证这一假设，他们建立了一个系统动力学模型，并利用所有已知传播方向和传染源伴侣感染阶段的性伴侣的遗传和流行病学数据对它进行校准。相关研究结果发表在2020年7月3日的Science期刊上，论文标题为“Number of HIV-1 founder variants is determined by the recency of the source partner infection”。
这些研究人员利用112对性伴侣的流行病学和遗传学数据，发现相比于慢性（晚期）感染阶段的个体，急性（早期）感染阶段的个体更可能传播多种起始型HIV-1变体。这项研究提供了首个直接测试传染源伴侣的特征来解释多种起始型HIV-1变体感染的低频率发生。
在将对序列数据的系统发育分析和模拟传播链整合在一起的系统动力学方法中，这些研究人员发现在HIV-1感染的前3个月，无论传播是异性恋还是由男同性恋者传播，多种HIV-1变体传播都增加了一倍。

参考资料：
Ch. Julián Villabona-Arenas et al. Number of HIV-1 founder variants is determined by the recency of the source partner infection. Science, 2020, doi:10.1126/science.aba5443.0