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      你知道HIV變異有多快嗎?

      來源: 艾防中心

        HIV的一個顯著特點是在病毒復制產生子代的過程中,其遺傳物質發生高度改變,這個特點不僅是HIV在免疫和藥物壓力下賴以生存的基礎,也是病毒難以消除的主要原因和疫苗研制的主要障礙。有科學家估算“艾滋病病毒的進化速度大約是人類基因進化速度的100萬倍”:其中一個原因是相較于真核細胞DNA聚合酶的錯誤率在10-10~10-9之間, HIV-1逆轉錄酶每個位點平均錯誤率高達到10-4~10-3之多[1],另外一個原因是HIV復制過程包含的眾多環節中也同樣可以產生堿基突變。隨著HIV基因組的快速復制產生大量的子代病毒顆粒,這些變異被快速累積并逐步放大,并最終分化出不同的生物學功能。

        HIV 變異如何產生?

        造成HIV基因組的高度可變性的原因包括:(1)HIV的復制過程中最重要的逆轉錄酶缺少矯正功能[2],在1個復制周期內平均可以在1個HIV基因組中引入1個堿基錯誤;(2)HIV高復制率,在一個感染者體內,每天可以新產生1010個病毒顆粒,高復制率使HIV基因組變異獲得快速地累積與放大;(3)HIV高重組率,兩個或多個HIV在體內可以發生基因組重組,每個復制周期重組率約為2%。基于上述原因,HIV在感染人體并開始復制之后,可以在宿主體內迅速產生一個復雜的病毒群體,一個HIV感染者體內病毒的變異甚至大于全部流感病毒的變異。

        HIV高度變異會產生什么樣的結果?

        HIV的高度變異性可以幫助HIV快速適應新環境,逃避藥物和宿主免疫打擊,最終在宿主體內存活并在人群中傳播。

        由于HIV復制過程中的大量變異,首先使得體內抗體的進化往往不能跟上病毒的變異速度,最終免疫系統失去抵抗而崩潰[3]。其次,隨著高效抗病毒治療(HAART)的普及,在抗病毒藥物和抗體的雙重選擇壓力下,一些因隨機突變而產生耐藥基因的病毒會重新占領高地,特別是服藥依從性差的患者[4]。第三,設計和開發HIV疫苗需要能夠產生高效價的中和抗體并有效記憶,而HIV高度變異導致的不同亞型、重組型和獨特型以及不同毒株間的巨大差異,使得HIV毒株間的抗原性差異可以達到35%,因此HIV的疫苗研制變得極為困難,時至今日,還沒有任何一種疫苗能夠產生有效的廣譜的保護性。

        參考文獻

        [1] Nowak M. HIV mutation rate. Nature 1990; 347(6293): 522.

        [2] M. A. Fundamental mechanisms of host immune responses to infection[J]. Journal of Periodontal Research, 2006,41(5).

        [3] Bonsignori M, Liao HX, Gao F, et al. Antibody-virus co-evolution in HIV infection: paths for HIV vaccine development. Immunol Rev 2017; 275(1): 145-60.

        [4] World Health O. HIV drug resistance surveillance guidance. 2015 update ed. Geneva: World Health Organization; 2016.

      (艾防中心病毒及免疫研究室  馬麗英)

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