诺奖得主谈艾滋病:事实、虚构及其未来-资讯-知识分子

诺奖得主谈艾滋病:事实、虚构及其未来

2022/12/05
导读

READING
编者按


去年9月,Frontiers for Young Minds期刊网站(以下简称“FYM”)上线了五位诺贝尔奖得主专门为青少年撰写的科学文章合集,《赛先生》获FYM官方授权第一时间发布了中文翻译版本


今年11月,FYM诺贝尔奖合集系列迎来更新,再次收录五篇由诺奖得主为全球的好奇大脑撰写的最新文章。《赛先生》获FYM独家授权,将陆续翻译这五篇文章,分享给中文读者。


目前,该合集收录以下文章:

诺奖得主解读引力波:宇宙的一扇新窗》 – 2017年诺贝尔物理学奖得主,巴里·巴里斯(Barry Barish)


大脑中的电火花:离子通道和神经细胞的故事》– 1991年诺贝尔生理学和医学奖得主,伯特·萨克曼(Bert Sakmann)


行为经济学中的人类之谜》– 2002年诺贝尔经济学奖得主,丹尼尔·卡尼曼(Daniel Kahneman)

和所有在 Frontiers for Young Minds 发表的文章一样,诺贝尔奖合集的作者们同样需要用孩子的语言对文章进行改写,随后由 8-15 岁的青少年审稿人出具审稿报告,通过后文章才可以发表,以确保文章易于理解并有趣。


诺贝尔奖得主合集系列将持续更新,旨在发展这一宝贵的教育资源,以激励年轻人,同时鼓励分析性思维和想象力的建立。


艾滋病:事实、虚构及其未来


作者

Francoise Barré-Sinoussi
翻译

徐达

校译

玛雅蓝

弗朗索瓦丝·巴尔-西诺西(FrancoiseBarré-Sinoussi),法国病毒学家,2008年诺贝尔生理学或医学奖获得者。© The Nobel Foundation. Photo: U. Montan

艾滋病(AIDS)全称获得性免疫缺陷综合征,指的是当免疫系统被人免疫缺陷病毒(HIV)严重破坏时,人体出现的各种可能威胁生命的感染。它是一种全球性的流行病,仅在2020年就有近3800万人感染。艾滋病没有疫苗可以预防,也无法治愈,但如果得到恰当的治疗,患者可以存活很多年。不过,患者不仅要终身与这种侵袭性的慢性疾病共处,还经常受到多种形式的社会污名化和歧视。

在本文中,我将介绍什么是艾滋病,其病原体的发现历程,目前的治疗方法,以及如何减少未来患者的数量。我希望读完这篇文章后,你会在科学和社会两个层面理解应对HIV/AIDS的全球意义。

01
我的RNA研究之路
什么是HIV/AIDS?
HIV(人免疫缺陷病毒)是一种病毒,它攻击人体内抵抗感染的细胞,使得人体更易感染其他疾病。它会靶向攻击一种叫做CD4细胞的白细胞(图1)[1]。CD4细胞属于辅助细胞,它们在免疫系统中发挥辅助作用,在面临外界病原体(如病毒)入侵时激活其他免疫细胞。

图1 HIV感染过程。(1)HIV附着在CD4免疫细胞上,然后进入细胞。(2)病毒遗传物质(黄色螺旋)与CD4细胞的DNA(蓝色)相结合,接管细胞的复制系统,以复制自身。(3)新的HIV病毒颗粒离开CD4细胞,进入血液,感染更多的CD4细胞。通过这种方式,HIV病毒继续增殖,分散到体内各处。随着时间的推移,HIV病毒最终会清除CD4细胞,身体识别和抵御多种感染的能力也随之下降。

人体自身无法清除HIV,并且目前没有有效的治愈方法。人一旦感染HIV,就会终身携带病毒。如果不加以治疗,身体中的免疫系统就将受到严重损害,以至于任何感染(如肺炎)都会变得危险和致命得多[2]

艾滋病首个病例发现于20世纪80年代初[2],不久后就被宣布成为全球流行病。目前认为,人类最初在非洲通过接触非人灵长类动物(如黑猩猩和大猩猩)感染了HIV病毒,这种传播方式称为跨物种传播[3]。根据世界卫生组织统计,自艾滋病流行以来,有将近8000万人感染,其中约45%已经死亡。在2020年,HIV携带者共有3770万人,150万人为新感染者,68万人死于HIV相关的疾病。

艾滋病在全世界范围内都有发现,其中约三分之二(69%)的病例分布在非洲,约15.5%的病例在亚洲和太平洋地区,6%在北美和欧洲中部,5.5%在拉丁美洲,以及4%在东欧和中亚地区(图2)

图2 2020年全球HIV携带者分布图(图片改编自UNAIDS 2021年流行病学估算数据)。

02
我的RNA研究之路
HIV如何传播?它有哪些症状?

HIV有三种感染途径:无保护的性行为、接触感染者的血液(如通过输血)以及母婴传播[5]

感染HIV后,病程有三个阶段(图3)。第一阶段称作急性感染期,发生在从最初感染后到身体产生免疫反应、开始产生HIV抗体这段时间。在这个阶段,HIV可在血液中检出[6],同时病毒快速复制并扩散至全身。一些人在急性感染期会出现流感样症状,如发烧、咽痛、肌肉酸痛、腹泻、皮疹和疲劳。这些症状通常在感染后2-4周出现。

第二阶段称为慢性感染期。病毒仍然活跃,但不产生任何可见的症状,因此这个阶段也称为无症状感染期。如果不加以治疗,无症状期可持续数年,但感染者在这一阶段仍然会传播病毒。而如果得到恰当的治疗,感染者可以将疾病控制在无症状期很多年。

HIV感染的最后一个阶段,也是最严重的阶段,称为获得性免疫缺陷综合征(即艾滋病)。这时候,病人的CD4细胞数量降低到极低水平,并且发展出其他相关的感染(机会性感染)。机会性感染多发生在免疫低下的人身上,如果不加以治疗,最终会导致死亡。

HIV感染的各个阶段。如果从处在三个不同阶段的病人体内抽取血样,我们会发现在第一阶段(急性HIV),即感染病毒后两周或数月内,HIV病毒在体内快速扩散。部分患者在这个阶段会出现流感样症状。第二阶段(无症状期)可以持续多年,期间病毒缓慢扩散,患者不会出现症状。在第三个也是最后一个阶段(发病期),患者的CD4细胞数量很低,并出现严重的症状(图片改编自:https://hivinfo.nih.gov/understanding-hiv/fact-sheets/stages-hiv-infection )。
03
我的RNA研究之路
HIV/AIDS和污名
在20世纪80年代初,早期研究发现艾滋病在共用针头的吸毒者以及男同性恋者中尤其高发[3]。由此,HIV/AIDS的污名开始广泛传播,深植于世界各地的社群当中。这意味着HIV感染者可能在他们所处的社会中感到羞辱,因而不去寻求治疗。对HIV病毒及感染者的负面态度和错误认知常常导致歧视,并且严重影响感染者的心理健康和幸福[7, 8]

污名化和歧视不仅对HIV携带者和AIDS患者造成了负面的心理影响,也降低了预防和治疗策略的有效性,使减缓疾病传播更加困难。比如,污名化和歧视令HIV携带者更加不愿意告知性伴侣自己感染了病毒,也更可能参与不安全的性活动,这两者都增加了HIV传播的几率[9]。一些HIV/AIDS患者对接受治疗存在犹豫,因为他们害怕让别人知道自己在接受治疗[9]。此外,污名还使得HIV/AIDS患者缺乏支持网络[8]

这些案例不过是HIV/AIDS污名对患者乃至全社会带来的负面影响的冰山一角。你们年轻一代是社会的未来,我相信通过向你们提供准确的信息对于消除污名非常重要。减少HIV/AIDS相关的污名,同时推动预防和治疗HIV/AIDS的科学和医学研究,可以帮助我们实现消除艾滋病的目标[11]

04
我的RNA研究之路
HIV的发现历程
我现在会介绍HIV的发现历程,我和吕克·蒙塔尼因为这项发现获得了2008年的诺贝尔生理学或医学奖。在博士期间,我主要研究癌症与逆转录病毒之间的关系。逆转录病毒会导致严重的疾病。它们的遗传物质是RNA,需要在逆转录酶的作用下逆转录成DNA,从而整合到宿主细胞的DNA中,产生新的病毒RNA和蛋白质,最终释放出新的逆转录病毒颗粒,感染其他的健康细胞。

当1981年艾滋病出现时,许多研究者都在寻找引发该疾病的病毒,但是他们缺了些运气。法国有一群医生知道我们是逆转录病毒领域的专家,就来到我们在巴黎的巴斯德研究所的实验室,提出了一个非常简单的问题——引发艾滋病的有没有可能是逆转录病毒,而不是普通病毒?

医生们猜想,当时唯一已知的人逆转录病毒,即人类嗜T淋巴细胞病毒(HTLV),可能是导致艾滋病的罪魁祸首。但是我们认为这个假说是错误的,因为HTLV实际上会导致血癌(即白血病),它们使细胞变得永生,不断复制,并在体内快速扩散。而生理学家在临床观察中发现,艾滋病人血液中的白细胞大量减少,这意味着HIV/AIDS与白血病不同,它使细胞死亡或减少复制。因此,HTLV不可能是引发艾滋病的元凶。

我们认为或许应该寻找另一种逆转录病毒,而故事就从这里开始。我们已知HIV攻击CD4免疫细胞,所以着手在这些细胞中寻找逆转录病毒。当时我们还知道如何检测细胞产生的逆转录病毒,方法就是寻找逆转录酶活动迹象。病毒利用逆转录酶根据RNA合成DNA,如果这种酶出现在细胞上清液中,就说明细胞产生了逆转录病毒。1983年1月,我们从艾滋病前期患者淋巴结活检样本中取得了T细胞,经过几天的培养后,终于在培养物中发现了逆转录酶活动。接下来,我们用电子显微镜观察逆转录病毒颗粒,证明它是一种新型逆转录病毒,并在之后将其命名为HIV(当时称为淋巴腺病相关病毒,简称LAV)[12]

这个成功的故事说明了研究者和医生之间讨论交流的重要性。在我们的例子中,正是依靠医生们的观察,我们才能联手制定高效的策略,从而找到病毒。从确认疾病的症状、病因和侵袭方式,到建立最佳的预防和治疗策略,和医生交流在研究的每个阶段都很重要。

05
我的RNA研究之路
HIV/AIDS治疗的现状及未来方向
如今是2022年,HIV/AIDS仍无法治愈,也没有疫苗可以预防。因此,HIV感染者长期携带着病毒,并且需要每天服药。HIV的治疗方法称为抗逆转录病毒疗法(ART),这些药物中含有多种抑制HIV复制的化学物质,能够将体内病毒维持在较低水平。当体内HIV数量相对较低时,免疫系统就可以补充被病毒破坏的CD4细胞。接受ART疗法的感染者的寿命同健康人相近,特别是在感染后较早接受治疗的病人。另外,当接受ART疗法的病人体内病毒载量低到无法检出时,他们就不会把病毒传染给他人。事实上,高HIV感染风险的人群可以使用ART疗法作为暴露前的预防,有效抵御HIV感染。此外,ART疗法还能防止感染者染上其他可能致命的感染。

ART疗法使得艾滋病相关的死亡数显著降低,但绝对数量仍然很高。科学家认为,病例数量高的原因主要包括延误诊断(即确诊时免疫系统已经严重损坏),获得治疗的途径有限(特别是在发展中国家),一些感染者拒绝接受ART疗法,以及对于治疗的依从度低(即病人不遵从医学建议)[13, 14]。另外,终生的ART治疗有一些局限性,如可能会出现抗药性(意味着随着时间的推移,治疗的有效性会下降),药物副作用随时间累积,以及高昂的费用(对于那些资源有限的病人来说是一笔无法承受的经济负担)[15]

除了全球广泛使用的ART疗法,还有一些新型疗法正在研发中,未来有望治愈HIV。一个有前景的方向叫做干细胞移植,将干细胞注入到病人体内,帮助他们重新生成免疫细胞。我相信我们仍然需要更多的科学研究,来找到可靠且广泛适用的治愈HIV/AIDS的方法,和研发预防HIV感染的疫苗。值得一提的是,除了集中精力寻找科学的解决方法,我们还必须尽力做出更大的改变[7]。通过向HIV/AIDS患者提供可靠的信息,以及对大众进行关于病毒的科普,我们最终会在全世界范围内成功控制它的流行,降低死亡率。

给小读者们的建议

在我看来,现在的人们似乎太以自我为中心了。我对年轻一代主要的建议是:思考一下生命中什么是最重要的——是你自己,还是帮助他人?我认为,最重要的事情是给予,无论你在什么领域,尽各种方式去帮助他人。我的经验是,如果你为他人付出,就会得到回报——这会通向幸福生活。否则,如果你只为了自己而活,我相信你不会完全感到幸福。

我还乐意分享我对于挑战的观点。我在科研生涯中最享受的是我所面对的挑战。挑战总会让你怀疑自己。在研究中,你永远无法保证你所采集数据的有效性,所以你必须要验证数据,重复实验,确保结果可以复现。另外,如果你获得的结果不符合预期,你可能需要改变研究策略,有时还要改变假设。我觉得从事科学就像和自己做游戏,你在其中不断地挑战自己,改变自己的想法。如果你选择科研道路,我建议你学会感激意外,因为这是科学发现过程中很自然的部分。另外,对于那些对生命科学和临床研究有兴趣的人,我要强调去接触医生和患者是很重要的,这样你不仅能接触到实验室工作,还能接触到现实世界的挑战。这是我研究HIV/AIDS生涯中的决定因素。

最后,对于所有未来的女科学家,我要以乐观的方式结束本文。当我在20世纪70年代开始科研事业时,女科学家的处境相比现在要艰难得多。作为一个女学生,我被告知没有机会获得巴斯德研究所的研究职位。最终,我在法国国家健康与医学研究院(INSERM)获得了一个职位,并在巴斯德研究所工作了大约40年,直到几年前退休。如今,巴斯德研究所有大约50位女教授,而我刚加入时只有5位。你可以从中看到过去50年的进步。但是,为了推进女性在科研领域的发展,还有很多事情需要做。作为女科学家,我们尤其需要互相支持,共同为实现科研领域的完全平等而努力。我相信在未来几年,我们在这个方向会看到更多积极的改变。

  • 名词释义:

IMMUNE SYSTEM 免疫系统

保护身体抵御细菌、病毒等病原体攻击的系统。


PANDEMIC 流行病

当一种疾病传播范围超过一块大陆,感染者数量众多的时候,就称之为流行病。


OPPORTUNISTIC INFECTIONS 机会性感染

当HIV感染者免疫系统受损的时候,一些感染性疾病就会乘虚而入。这类感染通常是导致艾滋病患者死亡的原因。


DISCRIMINATION 歧视

基于人们所属的区别于主流的群体或类别,对其进行不公正的对待。


RETROVIRUS 逆转录病毒

通常的转录过程是利用DNA合成RNA,而这类病毒利用RNA合成DNA拷贝,并将其插入宿主细胞的DNA中,所以称为逆转录病毒。


REVERSE TRANSCRIPTASE 逆转录酶

逆转录病毒用于从RNA合成DNA的酶。通过检测细胞中的逆转录酶,可判断细胞是否受到了逆转录病毒的感染。


ANTIRETROVIRAL THERAPY 抗逆转录病毒疗法

治疗HIV感染的药物疗法,包含多种能够抑制HIV病毒复制能力的化学成分。


STEM CELLS 干细胞

未成熟的细胞,可分化为其他类型的细胞,如肌肉细胞、脑细胞、肝细胞等等。


  • 翻译对照表:

Luc Montagnier 吕克·蒙塔尼

Institut Pasteur 巴斯德研究所


  • 参考文献:
[1]Doitsh, G., and Greene, W. C. 2016. Dissecting how CD4 T cells are lost during HIV infection. Cell Host Microbe. 19:280–91. doi: 10.1016/j.chom.2016.02.012 

[2]Gottlieb, M. S., Schroff, R., Schanker, H. M., Weisman, J. D., Fan, P. T., Wolf, R. A., et al. 1981. Pneumocystis carinii pneumonia and mucosal candidiasis in previously healthy homosexual men: evidence of a new acquired cellular immunodeficiency. N. Engl. J. Med. 305:1425–31. doi: 10.1056/NEJM198112103052401 

[3]Barré-Sinoussi, F., Ross, A. L., and Delfraissy, J. F. 2013. Past, present and future: 30 years of HIV research. Nat. Rev. Microbiol. 11:877–83. doi: 10.1038/nrmicro3132 

[4]Baud, D., Qi, X., Nielsen-Saines, K., Musso, D., Pomar, L., and Favre, G. 2020. Real estimates of mortality following COVID-19 infection. Lancet Infect. Dis. 20:773. doi: 10.1016/S1473-3099(20)30195-X 

[5]Becker, M. H., and Joseph, J. G. 1988. AIDS and behavioral change to reduce risk: a review. Am. J. Public Health. 78:394–410. doi: 10.2105/AJPH.78.4.394 

[6]Rubinstein, P. G., Aboulafia, D. M., and Zloza, A. 2014. Malignancies in HIV/AIDS: from epidemiology to therapeutic challenges. AIDS. 28:453–65. doi: 10.1097/QAD.0000000000000071 

[7]Remien, R. H., Stirratt, M. J., Nguyen, N., Robbins, R. N., Pala, A. N., and Mellins, C. A. (2019). Mental health and HIV/AIDS: the need for an integrated response. AIDS. 33:1411–20. doi: 10.1097/QAD.0000000000002227 

[8]Baingana, F., Thomas, R., and Comblain, C. 2005. HIV/AIDS and Mental Health. World Bank. Available online at: https://openknowledge.worldbank. org/handle/10986/13741 

[9]Mahajan, A. P., Sayles, J. N., Patel, V. A., Remien, R. H., Ortiz, D., Szekeres, G., et al. 2008. Stigma in the HIV/AIDS epidemic: a review of the literature and recommendations for the way forward. AIDS. 22 (Suppl2):S67–79. doi: 10.1097/01.aids.0000327438.13291.62 

[10]Evangeli, M. 2020. Why is it difficult for young people with HIV to share their diagnosis? Front. Young Minds. 8:163. doi: 10.3389/frym.2019.00163 

[11]Havlir, D., and Beyrer, C. 2012. The beginning of the end of AIDS? N. Engl. J. Med. 367:685–7. doi: 10.1056/NEJMp1207138 

[12]Barré-Sinoussi, F., Chermann, J. C., Rey, F., Nugeyre, M. T., Chamaret, S., Gruest, J., et al. 1983. Isolation of a T-lymphotropic retrovirus from a patient at risk for acquired immune deficiency syndrome (AIDS). Science.220:868–71. doi: 10.1126/science.6189183 

[13]Smith, C. J., Ryom, L., Weber, R., Morlat, P., Pradier, C., Reiss, P., et al. 2014. Trends in underlying causes of death in people with HIV from 1999 to 2011 (D: A: D): a multicohort collaboration. Lancet.384:241–8. doi: 10.1016/S0140-6736(14)60604-8 

[14]Aldaz, P., Moreno-Iribas, C., Egüés, N., Irisarri, F., Floristan, Y., Sola-Boneta, J., et al. 2011. Mortality by causes in HIV-infected adults: comparison with the general population. BMC Public Health.11:300. doi: 10.1186/1471-2458-11-300 

[15]Trono, D., Van Lint, C., Rouzioux, C., Verdin, E., Barré-Sinoussi, F., Chun, T. W., et al. 2010. HIV persistence and the prospect of long-term drug-free remissions for HIV-infected individuals. Science.329:174–80. doi: 10.1126/science.1191047 

[16]Deeks, S. G., Lewin, S. R., Ross, A. L., Ananworanich, J., Benkirane, M., Cannon, P., et al. 2016. International AIDS Society global scientific strategy: towards an HIV cure 2016. Nat. Med. 22:839–50. doi: 10.1038/nm.4108

致谢:

感谢Noa Segev的采访和共同撰稿,感谢Sharon Amlani绘制插图。


 作者简介 

Françoise Barré-Sinoussi
 

弗朗索瓦丝·巴尔-西诺西(Françoise Barré-Sinoussi)教授是法国病毒学家。她于1947年出生于巴黎,并在年幼时就对科学产生了兴趣。高中毕业后,她想要成为一名医学博士,但最终选择入读巴黎大学,以求减轻父母的经济压力,和更快完成学业(她想错了,但并不后悔)。


她于1966年进入巴黎大学读本科,1974年于巴斯德研究所取得博士学位,研究方向是用小鼠模型研究逆转录病毒与癌症之间的关系。之后她在美国国立健康研究院(NIH)下属机构国家癌症研究所从事博士后研究。1975年,她以法国国家健康与医学研究院(INSERM)研究员的身份加入巴斯德研究所,在这里继续研究逆转录病毒与癌症的关系。


1983年,在第一起艾滋病病例出现两年后,她和团队发现了导致艾滋病的逆转录病毒,后来被称为HIV。由于这个发现,她和吕克·蒙塔尼教授共同获得了2008年的诺贝尔生理学或医学奖。巴尔-西诺西教授目前是法国巴斯德研究所病毒学部名誉主席、法国国家科学院院士和美国国家医学院院士。




关于Frontiers for Young Minds 


Frontiers for Young Minds 创刊于2013年,是瑞士Frontiers出版社专为孩子们创办的科学期刊,也是Frontiers花费多年心血培育的纯公益项目。


它的运作模式和科技期刊完全相同,旨在从青少年时代即培养孩子们的科学思维,并提供与世界一流科学家交流的机会。截至目前,有5,250名青少年审稿人参与评审,790位科学导师来指导他们的审稿流程。


Frontiers for Young Minds的1,000多篇文章已获得2,700多万次浏览和下载,拥有英语、希伯来语和阿拉伯语三个版本。期刊编辑委员会目前由来自64多个国家的科学家和研究人员组成。


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