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科技前沿：治療HIV的新靶點
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科技前沿：治療HIV的新靶點
圖片來源：Pixabay
目前美國有超過一百多萬人被感染了HIV病毒，而全世界的患者總數超過了4千萬。最近，一項關於人類免疫缺陷病毒（HIV）結構的新研究發現了治療HIV病毒感染的一個潛在新型藥物靶點。這一發現發表在《科學》（Science）雜誌上，研究表明被感染細胞會以兩種不同的方式讀取病毒的遺傳密碼。因此被感染細胞會轉錄出兩種不同形式的病毒RNA。
論文的第一作者，約書亞·布朗（Joshua Brown）指出：“這種功能多樣性對需要在宿主體內進行複製的病毒來說十分重要，所以病毒必須在兩種RNA形式間維持適當的平衡。幾十年來，科學界已經知道HIV病毒兩種不同結構型態的RNA的存在，隻是不清楚是什麽在調控兩者的平衡。我們已經發現，單個單核苷酸的改變對平衡調控發揮了重要作用，這一發現如範式轉移，從根本上改變了我們對HIV病毒機製的理解。”
至關重要的是，“你可以想象，如果你可以設計一種藥物，靶向在某一特定的遺傳位點，然後令讓它變成某一種（特定）構型，那麽從理論上，該藥物就能夠防止病毒進一步的感染。”布朗說到。他於2018年獲得了馬裏蘭大學巴爾的摩郡分校（UMBC）的博士學位，並在就讀醫學博士期間留校繼續從事科學研究。
圖片來源：Pixabay
伊薩克·肖德利（Issac Chaudry）是馬裏蘭大學巴爾的摩郡分校的大三學生，也是該論文的作者之一，他說道：“我們正在研究的一個方麵是測試各種能夠改變兩種RNA構型之間平衡的分子，它將有望用於HIV治療。”
這項激動人心的研究來自邁克爾·薩默斯（Michael Summers）領導的研究小組，薩默斯是馬裏蘭大學巴爾的摩郡分校“羅伯特·E·梅爾霍夫項目，傑出研究和指導獎”的項目主席（Robert E. Meyerhoff Chair for Excellence in Research and Mentoring ），也是該學校的特聘教授。數十年來，他一直在 HIV 病毒領域進行著開創性研究。通常，他的研究小組會更多地專注在基礎研究上。
“藥物研發不是薩默斯實驗室的常規研究方向，但這是在一個非常吸引人的領域中的重大發現，所以我們決定主動進行研究。”布朗說，“不過我們仍然處於非常初期的階段。”
得益於過去幾十年中科學家們對HIV病毒出色的研究成果，如今艾滋病已是一種可控疾病。然而，治療仍會帶有一些副作用，藥物治療方案可能會很複雜，同時，對於有其他身體狀況的患者來說——比如患有肝髒或者腎髒疾病，治療選擇可能很有限。
圖片來源：Pixabay
在許多療法中，雖然患者服用的是單粒藥片，但其實藥片中包含了多種藥物靶向成分，用於抑製病毒複製周期的不同階段。這是必要的藥物設計，因為HIV的遺傳密碼由RNA構成，突變頻率很高。這使得病毒可以適應現有的HIV療法並產生耐藥性。如果一種藥物的靶向區域在患者體內已經發生突變，那麽這種藥物將對他們不再有效。所以同時使用多種藥物成分，才更有可能讓療效得以持續。
但是，這一最新研究聚焦在了HIV病毒中“高度保守”的RNA基因組區域。這意味著這一區域的突變速度要比病毒基因組的其他地方更慢，因此“靶向該區域的藥物有更大的可能性取得更持久的療效。”加紮爾·貝克爾（Ghazal Becker）解釋道。她是馬裏蘭大學巴爾的摩郡分校2019級畢業生，也是論文的作者之一。
這同時意味著，患者可以不再需要為維持療效而服用多種藥物——一種藥物就可以滿足治療需要。艾西瓦婭·埃耶（Aishwarya Iyer）說道：“如果靶向保守區域，你就有機會設計出隻需一種藥物的治療方案。這樣副作用會更少，並能夠為不同健康狀況的患者提供更多的治療選擇。”埃耶是馬裏蘭大學巴爾的摩郡分校的2018級畢業生，該論文的作者之一，目前在馬裏蘭醫學院攻讀博士學位。
這一新研究為布朗和其他科研團隊創造了一係列新機遇。布朗表示：“我們很想知道其他實驗室會如何闡釋我們的結果，並加以延伸，或者將這一RNA功能機製應用在其他方麵。”
那些未來的研究成果以及它們所促成的任何新型療法都意義重大。漢娜·卡特（Hannah Carter）說道：“我們每研發出一類新型HIV藥物，為患者找到有效藥的幾率就會成倍地增加，患者（病毒）產生耐藥性的幾率也會更小。每一種新藥的成功上市，對艾滋病患者的生命而言都是重大的進步。”她是馬裏蘭大學巴爾的摩郡分校2017級畢業生，論文的作者之一，如今是密歇根大學（University of Michigan）的在讀博士生。
該研究成果還可能會延伸到HIV領域之外。卡特強調道：“一些HIV研究已經為我們理解冠狀病毒打下了基礎。HIV病毒的所有基礎研究都會在整個病毒學領域產生連鎖效應。”
這一連鎖效應還可能會愈發深遠。肖德利指出：“單個核苷酸的差異改變可以使由數千個核苷酸組成的RNA的結構和功能發生變化，而這一認知為細胞生物學打開了一個全新的思考方向。可能有些哺乳動物的基因也存在著類似的運作方式，而這一完整機製也有可能適用於人類的某些基因。我認為這一運作模式為RNA生物學打開了一個全新的視角。”
翻譯：阿金
編輯：李光昭
引進來源：馬裏蘭大學巴爾的摩郡分校（UMBC）
引進鏈接：https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-04/uomb-bdi042120.php
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目前美國有超過一百多萬人被感染了HIV病毒，而全世界的患者總數超過了4千萬。最近，一項關於人類免疫缺陷病毒（HIV）結構的新研究發現了治療HIV病毒感染的一個潛在新型藥物靶點。這一發現發表在《科學》（Science）雜誌上，研究表明被感染細胞會以兩種不同的方式讀取病毒的遺傳密碼。因此被感染細胞會轉錄出兩種不同形式的病毒RNA。
論文的第一作者，約書亞·布朗（Joshua Brown）指出：“這種功能多樣性對需要在宿主體內進行複製的病毒來說十分重要，所以病毒必須在兩種RNA形式間維持適當的平衡。幾十年來，科學界已經知道HIV病毒兩種不同結構型態的RNA的存在，隻是不清楚是什麽在調控兩者的平衡。我們已經發現，單個單核苷酸的改變對平衡調控發揮了重要作用，這一發現如範式轉移，從根本上改變了我們對HIV病毒機製的理解。”
至關重要的是，“你可以想象，如果你可以設計一種藥物，靶向在某一特定的遺傳位點，然後令讓它變成某一種（特定）構型，那麽從理論上，該藥物就能夠防止病毒進一步的感染。”布朗說到。他於2018年獲得了馬裏蘭大學巴爾的摩郡分校（UMBC）的博士學位，並在就讀醫學博士期間留校繼續從事科學研究。
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伊薩克·肖德利（Issac Chaudry）是馬裏蘭大學巴爾的摩郡分校的大三學生，也是該論文的作者之一，他說道：“我們正在研究的一個方麵是測試各種能夠改變兩種RNA構型之間平衡的分子，它將有望用於HIV治療。”
這項激動人心的研究來自邁克爾·薩默斯（Michael Summers）領導的研究小組，薩默斯是馬裏蘭大學巴爾的摩郡分校“羅伯特·E·梅爾霍夫項目，傑出研究和指導獎”的項目主席（Robert E. Meyerhoff Chair for Excellence in Research and Mentoring ），也是該學校的特聘教授。數十年來，他一直在 HIV 病毒領域進行著開創性研究。通常，他的研究小組會更多地專注在基礎研究上。
“藥物研發不是薩默斯實驗室的常規研究方向，但這是在一個非常吸引人的領域中的重大發現，所以我們決定主動進行研究。”布朗說，“不過我們仍然處於非常初期的階段。”
得益於過去幾十年中科學家們對HIV病毒出色的研究成果，如今艾滋病已是一種可控疾病。然而，治療仍會帶有一些副作用，藥物治療方案可能會很複雜，同時，對於有其他身體狀況的患者來說——比如患有肝髒或者腎髒疾病，治療選擇可能很有限。
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在許多療法中，雖然患者服用的是單粒藥片，但其實藥片中包含了多種藥物靶向成分，用於抑製病毒複製周期的不同階段。這是必要的藥物設計，因為HIV的遺傳密碼由RNA構成，突變頻率很高。這使得病毒可以適應現有的HIV療法並產生耐藥性。如果一種藥物的靶向區域在患者體內已經發生突變，那麽這種藥物將對他們不再有效。所以同時使用多種藥物成分，才更有可能讓療效得以持續。
但是，這一最新研究聚焦在了HIV病毒中“高度保守”的RNA基因組區域。這意味著這一區域的突變速度要比病毒基因組的其他地方更慢，因此“靶向該區域的藥物有更大的可能性取得更持久的療效。”加紮爾·貝克爾（Ghazal Becker）解釋道。她是馬裏蘭大學巴爾的摩郡分校2019級畢業生，也是論文的作者之一。
這同時意味著，患者可以不再需要為維持療效而服用多種藥物——一種藥物就可以滿足治療需要。艾西瓦婭·埃耶（Aishwarya Iyer）說道：“如果靶向保守區域，你就有機會設計出隻需一種藥物的治療方案。這樣副作用會更少，並能夠為不同健康狀況的患者提供更多的治療選擇。”埃耶是馬裏蘭大學巴爾的摩郡分校的2018級畢業生，該論文的作者之一，目前在馬裏蘭醫學院攻讀博士學位。
這一新研究為布朗和其他科研團隊創造了一係列新機遇。布朗表示：“我們很想知道其他實驗室會如何闡釋我們的結果，並加以延伸，或者將這一RNA功能機製應用在其他方麵。”
那些未來的研究成果以及它們所促成的任何新型療法都意義重大。漢娜·卡特（Hannah Carter）說道：“我們每研發出一類新型HIV藥物，為患者找到有效藥的幾率就會成倍地增加，患者（病毒）產生耐藥性的幾率也會更小。每一種新藥的成功上市，對艾滋病患者的生命而言都是重大的進步。”她是馬裏蘭大學巴爾的摩郡分校2017級畢業生，論文的作者之一，如今是密歇根大學（University of Michigan）的在讀博士生。
該研究成果還可能會延伸到HIV領域之外。卡特強調道：“一些HIV研究已經為我們理解冠狀病毒打下了基礎。HIV病毒的所有基礎研究都會在整個病毒學領域產生連鎖效應。”
這一連鎖效應還可能會愈發深遠。肖德利指出：“單個核苷酸的差異改變可以使由數千個核苷酸組成的RNA的結構和功能發生變化，而這一認知為細胞生物學打開了一個全新的思考方向。可能有些哺乳動物的基因也存在著類似的運作方式，而這一完整機製也有可能適用於人類的某些基因。我認為這一運作模式為RNA生物學打開了一個全新的視角。”
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