在任何系统或组织中,拥有大量联系的元素往往比其他元素更有影响力。想想Instagram上的“有影响力的人”,或者公司的首席执行官。

即使在病毒内部,一些结构成分——在这种情况下,是蛋白质的一部分——彼此之间的联系也比其他的要多。2019年5月发表的一项研究表明,指导免疫系统识别并摧毁这种有影响力的人是杀死艾滋病毒的一种有效方法科学

自2019年3月宣布第二名患者(通常被称为“伦敦患者”)在骨髓移植后治愈以来,艾滋病领域一直充满了兴奋。捐赠者携带了一种突变,使人们自然地对艾滋病毒具有抵抗力;实际上,这个过程用一个新的、有抵抗力的免疫系统取代了病人的免疫系统。但是骨髓移植是有风险和侵入性的,许多专家认为,要想治愈全球近3800万艾滋病毒感染者,更有可能通过聪明的分子工作来实现。迄今为止,大多数关于治愈艾滋病的研究都集中在增强人体免疫系统上。的科学这项研究通过寻找病毒本身最关键的部分来改变这一方法。

在这项研究中,研究人员将重点放在了“精英控制者”身上,即那些不借助任何药物就能通过身体控制病毒的人,据估计每300名感染者中就有一人是这种人。Bruce Walker是这篇论文的资深作者,同时也是麻省总医院、麻省理工学院和哈佛大学拉根研究所的主任,他说,调查他们的免疫系统如何杀死艾滋病病毒可能会指向治愈艾滋病的方法,这是有道理的。“在我看来,没有两个人被治愈的HIV感染,”沃克说。“有成千上万的人,而且其中很多人自己控制着(病毒)。作为一个领域,我们需要以最高的优先级来追求这个目标。”

沃克和他的同事们发现,精英控制者的免疫系统瞄准了病毒中最具影响力的区域。研究人员是通过运用网络理论得出这一发现的。网络理论是数学中常用的一种分析方法,用来绘制物体之间的关系。他们利用该理论绘制了氨基酸之间的联系,氨基酸是蛋白质的组成部分,在HIV蛋白质的三维分子结构中。(他们使用了三维结构,因为在蛋白质的线性序列中,两个相隔很远的氨基酸在三维空间中可能会更近,甚至连在一起。)

研究人员发现,一些氨基酸往往有许多分支状结构,导致它们与许多其他氨基酸相互作用。沃克说,这些支链氨基酸具有很高的“网络得分”,因此对艾滋病毒的完整性至关重要。针对HIV结构的特定部分的药物会使HIV发生防御性的变异。但是,网络得分高的氨基酸是如此重要,以至于病毒改变它们时,自身就会付出巨大代价:如果这些氨基酸发生变化,连接就会丢失。

沃克说:“如果你让一个高度网络化的氨基酸发生突变,病毒基本上就会崩溃。”“这会极大地损害健康。”这一发现使这种氨基酸成为治疗的诱人目标,因为攻击它们会使病毒处于一种双输的局面:无论病毒是否变异,它最终都会被摧毁。沃克的团队发现,精英控制者的免疫系统倾向于选择性地瞄准这些影响氨基酸;其他大多数感染者的免疫系统反而会对病毒的其他不那么重要的部分发起徒劳的攻击。

“这是一项令人印象深刻且重要的工作,”牛津大学(University of Oxford)分子医学荣誉退休教授安德鲁·麦克迈克尔(Andrew McMichael)评论道。他与人合写了一篇论文评论,但没有参与这项研究。“它探索了为什么一些(免疫反应)有效,而另一些则不那么有效。”

这项研究也可能解决之前一些不一致的关于一种名为B*57的免疫分子的发现,这种分子被认为是精英控制者对抗艾滋病毒的法宝。B*57是一组被称为人类白细胞抗原(HLAs)的分子的一部分,它构成了免疫系统的关键部分。人白细胞抗原携带病毒片段到被感染细胞的表面,这样血液中循环的杀手免疫细胞就能识别被标记的细胞是被感染的,并摧毁该细胞和其中的病毒。

HLA有数千种,有些比较常见,有些能更好地控制某些感染。其中,B*57被认为对艾滋病毒特别有效。但科学家们一直对一个事实感到困惑,即并不是所有拥有B*57的人都是精英控制者,也不是所有的精英控制者都携带B*57。这项新研究表明,关键并不在于B*57本身,而是它针对的影响氨基酸。

B*57“是[艾滋病毒感染]进展或不进展的主要决定因素,但它并非完全完美,”麦克迈克尔说,并补充说,2019年的论文“在一定程度上解释了为什么可能是这样。”

沃克和其他人研究精英控制者已有数十年。现年67岁的洛琳•韦伦伯格(Loreen Willenberg)就是这样一个人,她在1992年被诊断出患有癌症,并为研究捐赠了数百份样本。韦伦伯格说,她有“一个惊人的免疫系统”,对包括艾滋病毒在内的几十种病原体都是不可攻击的。检测她对艾滋病毒免疫反应的测试仍然呈阳性,但没有测试可以检测出病毒本身。“我从来没有测量过病毒载量,从来没有。它一直无法被探测到,”韦伦伯格说。

在进行这项研究时,沃克已经跟踪韦伦伯格的健康状况大约15年了。18新利官网多久了但这一次,研究小组没有把重点放在保护她免受艾滋病病毒感染的基因方面,而是集中在她的系统攻击的艾滋病病毒的哪些部分。沃克说:“在这里,我们根本不考虑宿主基因。”然而,这项研究仍然解释了她的免疫系统如此卓越的原因:它选择性地攻击网络得分最高的氨基酸。“她完全符合这种模式,”他说。

沃克说,在确认了这些有影响力的氨基酸的重要性之后,他希望开发一种“治疗性疫苗”,可以给已经感染艾滋病毒的人接种。该疫苗将包含大约30种网络得分最高的病毒部分。希望它能激发感染者的免疫系统识别并攻击这些关键目标并消灭病毒。

“我们相信我们可以重定向免疫反应,”沃克说。“我们不知道这是否会奏效,但有非常充分的理由这样做。”