经过十年的失望,艾滋病研究人员可能终于揭露了这种病毒的真实面目。近期使用新型、更强大的抗病毒药物进行的一系列研究,描绘了一幅全新的图景:这种病毒如何压倒免疫系统。虽然感染者可能需要数年时间才会生病死亡,但这并不意味着病毒的进展缓慢;现在看来,患者体内正发生着一场无声但激烈的战斗,每天有超过十亿个免疫细胞被牺牲,以抵御快速增殖的病毒——最终,病毒凭借其更庞大的数量取得胜利。艾滋病研究人员表示,这幅听起来令人恐惧的图景,可能——真的可能——是好消息。如果感染能够被及时发现,在免疫系统捍卫者不可逆转地失利之前,联合使用抗病毒药物可能能够抑制病毒。届时,我们或许能够与之共存。
到目前为止,艾滋病的一个核心谜团是血液中人类免疫缺陷病毒(HIV)的含量为何如此之低。在一个人感染病毒后不久,血液中的病毒数量会激增,引发强烈的免疫反应。随后,血液中的病毒水平会下降,病毒似乎退守到淋巴结和其他隐藏的地方。病毒数量再次上升可能需要数年时间——但几乎总是会再次发生。这时,病毒开始大量清除 T4 细胞,疾病进入虚弱阶段。T4 细胞是免疫系统的“巡逻员”,它们在遇到任何病毒感染细胞时都会呼叫支援;随着它们的数量缓慢减少,患者就会遭受机会性感染,而这些感染最终几乎不可避免地导致死亡。
然而,即使在晚期患者中,血液中的病毒量和受感染的 T4 细胞数量也常常显得不足以引起艾滋病标志性的免疫系统崩溃。为了解释这种悖论,人们提出了复杂的假说。一些研究人员认为,病毒可能不是直接造成损害;或许它以某种方式改变了免疫系统自我调节的能力,导致原本健康的免疫细胞开始自杀,或者开始攻击其他健康的免疫细胞。这些假说反而引出了另一个问题:如果病毒复制速度太慢,不足以独自造成如此大的损害,为什么晚期艾滋病患者会携带如此多的病毒突变株——而这些突变似乎需要无数代的病毒才能产生?
答案似乎是,病毒根本不是缓慢复制。它正在极快地复制——但努力清除它及其感染细胞的 T4 细胞也在极快地复制。事实上,两者以几乎相同的速度增殖,这可能就是疾病进展如此缓慢的原因。塔夫茨大学的微生物学家约翰·科芬(John Coffin)说,是病毒不断地侵蚀免疫系统,最终导致了艾滋病。而这个过程很大程度上发生在看似什么都没发生的时候。
纽约市艾伦·戴蒙德艾滋病研究中心的病毒学家大卫·霍(David Ho)和他的同事们,通过他们正在临床试验中使用的一种新型抗病毒药物,得以看到了真实发生的情况。这种名为 ABT-538 的药物旨在阻断一种名为蛋白酶的酶的作用,该酶是病毒完成自身复制所必需的。(AZT,一种常见的抗艾滋病药物,阻断的是另一种酶——逆转录酶,病毒在生命周期的早期阶段利用它将 RNA 转录成细胞的 DNA。)霍的团队将 ABT-538 给予了 20 名患者,其中大多数人患有晚期艾滋病。
这种药物起效非常显著,至少在初期是如此。治疗前,患者的病毒数量和 T4 细胞数量每天变化不大。然而,治疗后,血液中的病毒量下降到治疗前水平的 1% 以下。病毒并未完全消失,原因可能是药物未能扩散到所有受感染的组织,或者是因为能够抵抗该药物的突变株早已存在。但在所有病例中,患者的 T4 细胞数量都有所反弹。其中一名男子的 T4 细胞数量从 68 个上升到每立方毫米 680 个,接近正常水平(800 至 1000 个)。
这个结果不仅表明 ABT-538 有可能成为一种艾滋病药物,还揭示了病毒与免疫细胞之间激烈的竞赛。霍说,这就像一个人在跑步机上跑步。如果你看不见他的脚,你就不知道跑步机有多快,也不知道他有多努力。但突然之间,如果你踩下刹车,这个人前进的速度就会告诉你发生了什么。
通过测量在施加 ABT-538 这种“刹车”后 T4 细胞重新出现的速率,霍和他的同事们计算出,在治疗前,他们的患者每天的 T4 细胞产量远超十亿个。这是一个极其加速的速率——是病情较轻的患者速率的 25 到 75 倍。但即便如此,也无法抵御快速复制的病毒,病毒在不到两天的时间内就感染并杀死了每一个新产生的细胞。患者们已经拼尽全力奔跑——但他们仍在跑步机上步履维艰。
如此快速的病毒复制,加上强大的免疫反应,并非未知;相反,这是急性、短暂病毒感染的特征,例如麻疹或流感。但在那些感染中,免疫系统通常会获胜:它会清除体内的病毒,并产生对未来感染的抵抗力。为什么它无法战胜 HIV 呢?霍怀疑,正是由于斗争的持久和激烈,最终导致免疫系统被削弱,因为它鼓励了能够超越其防御能力的突变病毒的出现。几年前,牛津大学的数学生物学家罗伯特·梅(Robert May)和马丁·诺瓦克(Martin Nowak)根据一个计算机模型,提出了一个类似的观点。
霍解释说,当患者初次感染时,他们体内存在相对单一的 HIV 群体。尽管传播者体内可能存在许多病毒株,但只有那些能够成功感染巨噬细胞——巡逻组织并吞噬外来入侵者的免疫哨兵——的病毒株才能在受体体内立足。在巨噬细胞中,HIV 似乎复制缓慢,并且对受感染的细胞没有明显的损害。但是,允许 HIV 进入巨噬细胞、劫持其 DNA 并开始复制的相同细胞表面受体,也存在于其他免疫细胞上。它们在 T4 细胞上尤其丰富,不久病毒就转移到了它们身上。出于一些仍不清楚的原因,病毒随后开始以快得多的速度繁殖——现在看来,几乎是每天都在繁殖。因此,一个已感染十年患者体内的病毒,可能比最初感染病毒已经经历了 3000 代的进化。
这为进化提供了大量的机会,因为基因突变最常发生在复制过程中。一些突变会削弱病毒,使其容易受到警惕的免疫系统的攻击。但另一些突变会增强病毒,加速其复制,并增加其逃避免疫防御的机会。霍说,由于病毒有如此多的复制机会,它会进化和变异,而那些复制效率最高的病毒株将逐渐胜出。这就像在一名患者体内进行的达尔文式进化。
到疾病晚期,患者体内可能携带多达十亿株 HIV。有如此多的变种存在,迟早会产生一些对任何特定药物都产生抗药性的变种。事实上,在霍的一些患者接受 ABT-538 治疗几周后,就出现了耐药菌株,他们的病毒水平开始再次攀升。霍问道:我们该如何应对?通过避免让一轮又一轮的复制持续下去。这就像是等到癌症多年后才治疗。然而,直到现在,我们还没有好的工具。
目前,对 HIV 感染者进行无症状治疗并非常态,但霍认为,如果 ABT-538 尽早用于感染,当患者携带的病毒株少得多时,效果会更显著。即便如此,单一药物不太可能解决艾滋病问题,尤其是对于大多数感染发生很久后才发现的患者而言。大多数研究人员认为,联合用药是可行的途径。一个合理的策略是结合作用于病毒生命周期不同阶段的药物。然而,英国维康研究实验室的研究人员报告称,AZT 和一种名为 3TC 的药物的联合使用取得了令人鼓舞的结果,这两种药物都作用于逆转录酶;对 3TC 产生耐药性的突变病毒似乎对 AZT 敏感。
然而,比任何一项临床试验更坚实(尽管谨慎)的乐观基础,是霍的研究以及同期阿拉巴马大学乔治·肖(George Shaw)及其同事报告的类似结果所带来的视角转变。如果人们死于艾滋病仅仅是因为免疫系统不堪重负——如果对抗艾滋病的斗争是一场数量的较量——那么目标也变得简单,而且可能更容易实现:控制病毒数量,并维持 T4 细胞数量。霍说,即使出现耐药突变株,药物也可能有助于实现这一目标,因为这些突变株的复制速度可能更慢。他说,如果病毒发生变异,通常会付出代价,无论多小。如果你每次用药物攻击病毒,让它付出代价,它就会牺牲一些东西,希望是其复制或杀伤能力。
少数长期幸存的 HIV 感染者证明了这一点是可能的:即使没有药物的帮助,他们的身体也能跟上病毒的“跑步机”。根据霍的团队和其他人的研究,感染 HIV 多年但仍无症状的患者,其体内的病毒水平往往非常低——大约是疾病进展患者体内病毒水平的 1%。幸存者的经验为我们提供了关于人体在出现症状前能承受多少 HIV 的线索。霍说,在这些患者身上,我们有具体的数据可以借鉴。它们为我们的治疗提供了指导。如果我们能将病毒水平降至我们能在长期幸存者身上发现的水平,也许患者就能自行应对。














