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研究表明模拟宿主细胞受体的化合物在防御HIV-1传染方面展现希望

  • Dr Sodroski

    左为Joseph Sodroski博士

  • 2018年6月15日——美国马萨诸塞州波士顿讯

    在探究解锁艾滋病(AIDS)疫苗的课题上,来自丹娜—法伯癌症研究所(Dana-Farber Cancer Institute)及其它机构的科学家们近期发现:在白血细胞上模拟关键蛋白质的化合物不仅可以钝化引起艾滋病的HIV-1病毒,还显现出防御该病毒的潜能。

    在一对研究中——其中一项研究于今日发表在《自然∙通讯》期刊(Nature Communications)上,研究人员发现:用来聚集CD4受体(一种存在于免疫系统T-细胞上的受体)的小化合物(small compounds)可以引起一部分HIV-1病毒的形状变化,从而致使该病毒容易受到一种疫苗驱动的抗体攻击。本研究在实验室细胞培养物环境(laboratory cell cultures)、小鼠模型以及猴子模型中进行,并显现出:将模拟CD4的化合物与疫苗组合在一起能够帮助人类实现长期的目标:预防HIV-1感染。

    “在保护人类不受HIV-1病毒感染方面,我们的研究展示了一个新而强有力的方法,这也是终止全球艾滋流行病的必要步骤之一” ,Joseph Sodroski博士(Joseph Sodroski, MD)说道。Sodroski博士是丹娜—法伯癌症研究所的一位医生,也是本研究的资深作者。

    这两项研究中——早前其中一项研究于三月发表在《传染病期刊》(Journal of Infectious Diseases)上——旨在攻克成功开发一种HIV-1疫苗方面的难关,暨对该病毒包膜蛋白(envelope protein)的形状本质进行变形。

    在人体中,HIV-1病毒通过驱动名为CD4和CCR5的受体蛋白质(receptor proteins)来与免疫系统中的T-细胞结合。在HIV-1病毒表面的刺突状包膜蛋白(spike-shaped envelope proteins)助力HIV-1病毒与T-细胞的结合。HIV-1通过与CD4受体粘合,其包膜蛋白的形状有所改变,从而致使HIV-1病毒传染免疫细胞。

    HIV-1表面的薄膜刺突位置被暴露在免疫系统抗体(antibodies)的攻击之下。但是,正因为包膜蛋白可以改变形状,且包有一层糖,还与HIV-1病毒不同的菌株形态略有差别,通常HIV-1可以躲过这些抗体的攻击。Sodroski博士表示,如此的隐匿之处和变异性(variability)使得开发艾滋病的预防性疫苗极其艰难。

    当下,没有任何一种现存的H1V-1备选疫苗能够有效地召集这种类型的抗体——暨在包膜蛋白与CD4蛋白结合前就能有效识别出包膜蛋白形态的抗体,CD4也是防止感染的一个先决条件。相反地,疫苗能够轻易地召集抗体,以阻碍包膜蛋白与CD4结合形态的形成,但是这些种类的抗体不能够阻止HIV-1病毒感染细胞。

    新研究涉及到建立类似CD4关键组成部分的小化合物(small compounds)。就像CD4本身那样,这些小化合物能够与HIV-1包膜蛋白结合,并且像CD4那样可以改变包膜蛋白的形状。注入高剂量的模拟CD4化合物不可逆转地切断了HIV-1病毒。在发表在《传染病期刊》上的研究里,研究人员发现:在小鼠模型中,这些化合物的直接抗病毒效应(direct antiviral effect)可以防止阴道感染HIV-1病毒。在低剂量实验组里,这些化合物可以驱动极易生成的抗体来攻击HIV-1。

    在新的研究中,科研人员利用猴子模型进行的试验显示:将一种模拟CD4的化合物与由疫苗激发的抗体结合,能够极大程度地防止诸如HIV-1病毒引起的感染。

    Sodroski博士说道: “我们的实验结果可以延伸到有效防止HIV-1感染的话题上,将目前现有的疫苗与模拟CD4化合物结合。模拟CD4化合物让HIV-1病毒易受到由疫苗激发的抗体的攻击,从而让这样的组合物有效防止病毒感染” 。

    他补充道:“为了让该策略奏效,在传输(transmission)开始之时,我们就必须要让HIV-1病毒暴露在模拟CD4的化合物之下。我们推测,面临HIV-1感染的个体或许需戴阴道环(vaginal rings)或其它持续释放类CD4化合物的制剂” 。

    目前,研究人员一方面正在探索增强模拟CD4化合物效能的方法,另一方面则是探究让该化合物能够长时间输送的途径。

    《自然∙通讯》研究的首席作者是丹娜—法伯的Navid Madani;联合作者如下:丹娜—法伯的Amy M. Princiotto与 Connie A. Zhao;贝斯-以色列女执事医疗中心(Beth Israel Deaconess Medical Center)的Linh Mach、 Brandon P. Conn和Sampa Santra, PhD;蒙特利尔大学(University of Montreal)的Shilei Ding, PhD、Jérémie Prevost、Jonathan Richard, PhD及 Andrés Finzi, PhD;杜克大学医疗中心(Duke University Medical Center)的Bhavna Hora, PhD、Laura Sutherland、Todd Bradley, PhD、 M. Anthony Moody, MD及 Barton F. Haynes, MD;以及宾夕法尼亚大学(University of Pennsylvania)的Bruno Melillo, PhD与 Amos B. Smith, III, PhD。

    本研究由以下组织和机构支持:美国国立卫生研究院(补助项目编号:AI124982、AI100645、GM56550及AI90682)及威廉∙F∙马卡蒂-库博先生(William F. McCarty-Cooper, 已故);艾滋病研究基金会补助金(amfAR grant,项目编号:107431-45-RFNT);拉根研究所创新奖(Ragon Institute Innovation Award);加拿大卫生研究院补助金(CIHR foundation grant );加拿大卫生研究院奖学金(CIHR Fellowships);以及FRQS博士后奖项(Fonds de recherche du Québec – Santé postdoc award)。

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