艾滋病疫苗研究进展

中国预防医学杂志２００３年２月第４卷第１期ＣｈｉｎＰｒｅｙＭｅｄ，Ｆｅｂｒｕａｒｙ２００３，Ｖ０１．４Ｎｏ．１·７９·艾滋病疫苗研究进展侯佩强１，艾宪淮１，李兆忠２艾滋病，全称为获得性免疫缺陷综合征（Ａｃｑｕｉｒｅｄｉｍｍｔｍｏｄｅ—ｆｉｃｉｅｎｃｙｓｙｎｄｒｏｍｅ，ＡＩＤＳ），是由人类免疫缺陷病毒（Ｈｕｍａｎｉｎｌｌｎｕｎ—ｏｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙｖｉｒｕｓ，ｍｙ）引起的全身性疾病，是２０世纪危害人类健康和生命最严重的病毒疾病之一。１９８１年在美国首先报道该病，１９８２年由美国疾病病控制中心（ＣＯＣ）正式对该病命名，１９８３年Ｂａｒｒｅ—Ｓｉｎｏｕｓｓｉ分离到ＨＩＶ。艾滋病主要通过血液、性接触及母婴传播传染。机体感染了ＨＩＶ后，将造成持续性的免疫功能低下、免疫缺陷，并引发一系列的免疫缺陷综合征，即艾滋病，最终导致死亡。自美国ＣＤＣ报道首例艾滋病后，至今遍布世界五大洲，报告的ＡＩＤＳ病例数已超过２００万，Ｈｌｙ感染者近５０００万人，而且已有１０００多万人死于艾滋病，截至今年６月底，我国累计报告的ＨＩＶ感染者２６０５８例，其中ＡＩＤＳ１１１１例，５８４例已死亡。艾滋病已成为全球关注的公共卫生和社会热点问题，艾滋病的预防与治疗也成为当代科学的前沿之一。当前最新的抗Ｈ１Ｖ复合药物已有了很大的进展…，但治疗费用昂贵，数量和效果有限，绝大部分患者还无法承受，要控制并最终消灭ＨＩＶ，最有效的方法是制备疫苗，虽然现有的疫苗还不能有效地刺激肌体产生广泛中和Ｈｌｙ毒株的抗体，但基于过去制备病毒性疫苗的成功经验及对ＨＩＶ生物学和病理学的认识，特别是对ＨＩＶ包膜蛋白结构的研究进展，制备出更安全、更有效的ＨＩＶ疫苗已为期不远了。１艾滋病的病原学艾滋病的病原体是ＨＩＶ，ＨＩＶ属于逆转录病毒科（Ｒｅｔｍｖｉｒｉ—ｄａｅ）的慢病毒亚科（Ｌｅｎｔｉｖｉｒｕｓｅｓ）。感染后ＨＩＶ病毒主要在人的淋巴系统复制，增殖，再释放入血液，使人的免疫功能严重受损，最后，往往死于不可治愈的机会感染，如卡氏肺囊虫肺炎，或罕见的肿瘤如波氏肉瘤等。根据遗传学和血清学的特征，ＨＩＶ分为Ｈ／Ｖ一１和ＨＩＶ一２两型。两者核酸序列相差４０％，Ｈｌｙ一１型对人的致病性、传染性、肌体复制能力、母婴传播概率、引起临床症状的严重程度均比后者强［２３；不少地区包括中国在内，均发现一个人同时感染上ＨＩＶ一１和ＨＩＶ一２。目前用猴艾滋病毒（ＳＩＶ）种系发现人类感染进化史，再用生物数理方法推算，认为ＳｌＹ是ＨＩＶ一１和ＨＩＶ一２来源，从猴到人病毒的传导时间在３０年代左右，对２０多种ＳＩＶ研究结果，发现一些已能在人的白细胞中生长，推测可能对人类致病的ＨＩＶ还可能存在ＨＩＶ一３、ＨＩＶ一４或更多幢Ｊ。世界上流行的ＨＩＶ／ＡＩＤＳ，根据其病毒原因，特别是作者单位：１．泰安市卫生防疫站，山东２７１０００；２．中国协和医科大学；本文李兆忠审校【综述】ｇｐｌ２０Ｖ３环进行ＰＣＲ扩增及序列测定，已确定Ｈｌｙ一１有３组１２个亚型，即Ｍ组的Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｉ｛、Ｉ和Ｊ亚型；Ｏ组的Ｏ亚型和Ｎ组的Ｏ亚型。ＨＩＶ一２也至少有６个亚型。不同国家和地区有其优势亚型。

２ＨＩＶ的分子生物学

Ｈ１Ｖ为逆转录病毒中的一员，它具有逆转录病毒共有的特征，包括核糖核酸组成的基因组由：编码核心蛋白（ｇａｇ）、病毒的聚合酶类（ｐ０１）及被膜蛋白（ｅｎｖ）三个多蛋白基因所组成的一般性病毒结构【３Ｊ。成熟的ＨＩＶ病毒颗粒在电镜下呈球形，类似２０面体结构，直径约９０～１５０ｎｍ，毒粒外层是由脂双层膜构成的被膜，也称外膜或包膜，其外面有突起，由外膜糖蛋白ｇｐｌ２０和ｓｒａｌ构成，插入被膜中的称跨膜糖蛋白，主要由ｓｗ４１组成，ｇｐｌ２０是主要包膜糖蛋白，在病毒吸附与穿入靶细胞中起重要作用，ｇｒａｌ也参与这一过程。被膜内面为ｐ１８／ｐ１７蛋白构成的核壳，其内为Ｐ２４蛋白，由它包裹着核心蛋白、酶类（逆转录酶、ＲＮａｓｅＨ、整合酶和蛋白酶）及作为基因组的两条ＲＮＡ。ｇａｇ基因前体蛋白ｐ５５可水解成主要核心蛋白ｐ２４，ｐ１８和ｐ１５；ｐｏｌ基因编码ＨＩＶ的逆转录酶（产物为ｐ６５／ｐ５１）和内切酶（产物为０３２）；ｅｎｖ基因前体糖蛋白ｇｐｌ６０可裂解成ｇｐｌ２０和

ｓｒａｌ。ＨＩＶ基因组由两条相同的单链正股ＲＮＡ组成，每条含

９２１３ｂｐ，其前病毒（ｐｒｏｖｉｒｕｓ）长９７４９ｂｐ，不同毒株所含碱基数

不同。基因组含有ｇａｇ、ｐｏｌ、ｅｎｖ３个结构基因以及ｔａｔ、ｒｅｖ、

ｖｅｆ、ｖｉｆ、ｖｐｒ、ｖｐｕ、ｖｐｘ６个调节基因。ＨＩＶ显著的生物学特征是：对ＣＤ４Ｔ细胞有明显嗜性，特

异地侵染人体免疫细胞，造成免疫系统缺损，导致各种机会性感染和肿瘤的发生，从而引发ＡＩＤＳ；ＨＩＶ本身带有逆转录酶，通过逆转录和整合作用，可造成元症状潜伏感染致使受感染者携带病毒；ＨＷ基因组具有高度的变异性，非常容易产生变异株；一般的逆转录病毒只侵染处于分裂状态的细胞，而ＨＩＶ不仅如此，还能侵染非分裂状态的细胞，如巨噬细胞等；ＨＩＶ基因组的复制、转录、表达等过程受自身编码的酶、蛋白或因子以及调控序列的调控【３Ｊ。

３实验动物模型制备疫苗，适当的动物模型是必要的。许多ＨＩＶ—Ｉ的原始毒株经黑猩猩（ｃｈｉｍｐａｎｚｅｅ）传代后在黑猩猩体内高水平的复制，并引起ＣＤ４阳性淋巴细胞的丢失，诱发艾滋病样的综合征［制。在使用黑猩猩的疫苗研究中，完整的失活病毒及纯化的　万方数据·８０·中国预防医学杂志２００３年２月第４卷第１期ＣｈｉｎＰｒｅｙＭｏｄ，Ｆｅｂｒｕａｒｙ２００３，Ｖ０１．４Ｎｏ．１

重组ｅｌｌｖ、ｇａｇ、ｘ耐和ｖｉｆ抗原与ｖ３体合成肽结合表明，可保护少数黑猩猩免于ＨＩＶ一１ⅢＢ隔离体的侵害，在更细致的研究中发现，含有重组ＨＩＶ一１ｇｐｌ２０而非ｇｐｌ６０的疫苗接种表明可保护黑猩猩免于ⅢＢ感染。有ｇｐｌ２０Ｖ３环形区单克隆抗体的黑猩猩的免疫作用可使动物免于感染，这表明单独的抗体即能产生保护【３Ｊ。美国科学家用一种以ＤＮＡ疫苗为基础的新疫苗，来尝试阻止ＨＩＶ感染黑猩猩，结果，他们的ＤＮＡ疫苗能够阻断ＨＩＶ的持续感染，并获得了前所未有的效果。研究人员给３只黑猩猩注射疫苗后，跟踪研究４８周，发现对照动物血中的病毒拷贝数远高于接种疫苗的动物，说明疫苗在动物体内，发挥了极大的作用。但迄今为止，这些疫苗尚不能使人类预防ＨＩＶ感染。虽然黑猩猩是检验疫苗的理想模型，但由于黑猩猩是受保护物种，只能用有限的数量来进行实验，这限制了它们用于疫苗的研究。现今疫苗的研制进一步过渡到用类似ＨＩＶ的动物免疫缺陷征病毒，如ＳＩＶ和猫免疫缺陷病毒（ＦｌＹ）等。ＳＩＶ在其天然寄主体内无致病性，但有些原毒株在亚洲猕猴（ａｓｉａｎｍａｃａｑｕｅｍｏｎｋｅｙ）体内能持续性的高水平复制，并诱发类艾滋病症状。近期ＳＩＶ模型已广泛用于ＨＩＶ疫苗的研究，并取得一些进展。由于ＨＩＶ与ＳＩＶ在包膜结构和抗原性之间存在较大差异，使该模型的实用又有较大的局限性。近年来，人们用ＨＩＶ一１和ＳＩＶ重组了嵌合病毒（ｓｔａｙ），来克服致病机理中的物种障碍［５】。以ＳＩＶ的基因组为背景表达ＨＩＶ的包膜蛋白，ＳＨＩＶ在亚洲猕猴体内传代后，可持续性高水平复制，并引起ＣＤ４阳性细胞的丢失，和因机会性感染引起的死亡。ＳＨＩＶ感染模型较ＳＩＶ感染模型前进了一大步【６Ｊ。４ＩⅡＶ疫苗的种类在发展任何一种抗病毒疫苗中，疫苗的安全性问题都是首要的。因此所有用于人体待选疫苗都要经过Ｉ期、Ⅱ期和Ⅲ期临床试验。１９８６年全球开始研制ＨＩＶ疫苗，但是由于ＨＩＶ其本身所特有的特点，研制ＨＩＶ疫苗有很大的难度。根据以往制取各种、各类病毒性疫苗的经验，及ＨＩＶ核心蛋白ｐ１７的８６～１１５位氨基酸之间有一个中和表位，该肽的抗体能中和ＨＩＶ感染并能抑制病毒的复制，ｐ２４抗原能使辅助性Ｔ淋巴细胞活化，发挥预防感染的作用等这些部位的功能，正在研制疫苗，现在大约有１２种疫苗正在进行临床试验，其中，重组双价（Ｂ／Ｂ）ｇｐｌ２０疫苗及另一种非Ｂ亚型ｇｐｌ２０疫苗已分别在北美和泰国进行Ⅲ期临床试验。下面将已用于临床试验的几种疫苗作一简述。４．１ＨＩＶ灭活病毒粒子疫苗（ｉｎａｃｔｉｖａｔｅｄｖｉｒｕｓｅｓ）：经验证明，用各种佐剂携带灭活的完整病毒粒子作为疫苗，可在人体内产生抗病毒免疫。用ＳＩＶ灭活疫苗接种黑猩猩后，再用大剂量的ＳＩＶ攻击，动物体内出现抗ＳＩＶ抗体，ＳＩＶ逐渐从血液中消失，而对照动物病情不断恶化，最终死亡。将灭活的ＨＩＶ疫苗注射病人后，可使病人血清阳转，但不少人对这种灭活的疫苗的安全性表示怀疑，而且，目前还难以证实这种疫苗能否有效地诱导机体产生抗Ｉ－［ＩＶ的细胞毒性Ｔ淋巴细胞（ｃＴＬ）免疫应答。４．２减毒活病毒疫苗（１ｉｖｅ，ａｔｔｅｎｕａｔｅｄｖａｃｃｉｎｅｓ）：对活病毒进行改造，减少其致病性，并用作疫苗可以产生与天然病毒相同的细胞免疫和体液免疫。早在１９９２年就有学者提出此疫苗的设想，并在恒河猴中进行验证。Ｈａｙａｍｉ等用基因突变的方法使Ｉ－Ｉ／Ｖ一１／ＳＩＶ减毒，期望这种减毒疫苗能够用于人体实验【７］，而且目前在治疗艾滋病的医生中也有主张推行活疫苗试验的【８Ｊ。但有些学者对减毒活疫苗的安全性表示怀疑，由于ＨＩＶ一１是变异快的病毒，人们始终担心这种减毒活疫苗的潜在的恢复其致病性的能力，但大多数学者的意见是应当继续加强对ＨＩＶ减毒活疫苗的研究。４．３合成肽疫苗：用ＨＩＶ一１Ｖ３区合成肽制备的单克隆抗体（ＭｃＡｂ）在体外能部分抑制ｇｐｌ２０与ＣＤ４分子的结合，ｖ３肽可以刺激动物和人产生抗ＨＩＶ中和抗体和ＣＴＬ应答。最近有资料说明，给１１名ＨＩＶ血清阴性个体注射ｐ１７合成肽疫苗，结果受试者的细胞免疫应答均得到明显增强【９Ｊ，但由于Ｖ３区的氨基酸排列在不同株问有一定差异，使研究疫苗有一定的困难。４．４活载体疫苗（１ｉｖｅｖｅｃｔｏｒｂａｓｅｄｖａｃｃｉｎｅｓ）：将编码病毒蛋白的基因插入其他病毒或细胞基因组中并用之感染动物或人体，可产生对基因产物及载体的免疫反应。这种基于重组有机体的疫苗具有潜在的免疫原性，而无原病毒引起的病理反应。目前较为理想的活载体疫苗是以痘苗病毒（ｐｏｘ“ｎ，躺）和金丝雀痘病毒（ｃａｎａｒｙｐｏｘ

ｖｅｃｔｏｒｓ）为载体的重组疫苗。将ＨＩＶ基因

插入痘病毒基因组中，并感染猕猴，猕猴体内产生了针对ＨＩＶ的特异性细胞和体液免疫反应。一个表达多种Ｂ亚型ＨＩＶ蛋白的重组痘苗载体在美国已经进入１期试验。金丝雀痘病毒是天花病毒的一种非致病性近亲，它能进入人体细胞但不能组装成新的病毒粒子，以它为载体，插入ＨＩＶ一１包膜蛋白基因和ｇａｇ基因，并用其对３００多名志愿者进行免疫，可在７０％的人中检测到低滴度的对包膜蛋白和ｇａｇ的特异性抗体，２９％的人中可测到特异性的细胞免疫应答【１０】。在美国一些重组的金丝雀痘病毒已经进入Ｉ期和Ⅱ期临床试验，并证明这种疫苗是安全的。还有报道用腺病毒的单链ＲＮＡ病毒作载体的ＨＩＶ疫苗，腺病毒具有产生粘膜免疫的能力，而粘膜免疫对防止ＨＩＶ感染是非常重要的，在研究中将选用那些缺失了更多有害基因的，已用于基因治疗的腺病毒载体ｕ¨。４．５核酸疫苗：核酸疫苗是近年来ＨＩＶ疫苗研究的热点之一，包括ＤＮＡ疫苗和ＲＮＡ疫苗，用插入并表达免疫基因的质粒ＤＮＡ直接注射到体内是一种有效的疫苗途径。用由ＨＩＶ抗原基因和作为真核细胞表达载体构成的重组质粒免疫动物，可诱导的特异性抗体产生，同时还观察到特异性Ｔ淋巴细胞增殖应答和ＣＴＬ应答。这种疫苗最大的优点是兼有亚单位疫苗的安全性及减毒活疫苗的有效性，在防治ＨＩＶ感染中具有良好的前景。ＨＩＶ核酸疫苗在美国已被批准进入临床试验，如已有ＨＩＶ一１的ＤＮＡ疫苗进入人体试验阶段【１刘。虽然核酸疫苗也存在安全问题，但核酸疫苗以天然抗原形式被免疫系统识别可激活全面持久的细胞免疫和体液免疫，且易于构建，热稳定性好，不在体内复制等优点而引起人们的广泛兴趣【１纠。４．６亚单位巨分子颗粒化疫苗：这种疫苗是有一种或一种以上，但又不是全部ＨＩＶ蛋白非传染性颗粒构成的疫苗。如ｇａｇ蛋白，它是删的主要结构蛋白之一，它既能诱导机体产生