▎药明康德内容团队编辑
每年的12月1日是世界艾滋病日。今年的这个日子别具意义,因为首个艾滋病病例于1981年进入人们的视线,迄今已经过去了整整40年。在这40年里,艾滋病的治疗和预防取得了多个突破性的进展。随着鸡尾酒疗法的问世,艾滋病已经从一种致命疾病,变成了可以控制的慢性疾病。在1985年,一名25岁的艾滋病患者预期只能再活两年。而如今,HIV病毒感染者在抗病毒药物的治疗下,预期寿命与健康人几乎相当。
这些足以挽救数千万艾滋病患者的疗法,离不开HIV病毒的发现。而谈及HIV病毒的发现,则一定要提到弗朗索瓦丝·巴尔-西诺西(Françoise Barré-Sinoussi)博士。她在35岁时做出的科学突破,是人类抗击艾滋病历史上的重要里程碑。
▲弗朗索瓦丝·巴尔-西诺西博士(图片来源:巴斯德研究所官网)
热衷于科学研究的姑娘
弗朗索瓦丝1947年在巴黎出生。从小她就对科学很感兴趣,在度假的时候,最小的昆虫也能吸引她几个小时的注意力。因为家里也不富裕,读完高中之后,她没有去读医学院,而是选择了自然科学。19岁时,她在巴黎大学攻读生物医学。对科学的热爱让她在上课之余,还到世界著名的巴斯德研究所(Institut Pasteur)当志愿者,帮助研究逆转录病毒与白血病之间的联系。
逆转录病毒是一种传染性病原体,它能够欺骗细胞,让细胞帮助复制自己的基因,从而产生很多病毒拷贝,再去感染其它健康的细胞。弗朗索瓦丝对实验室的工作非常着迷,以至于整天逃课,泡在实验室做研究,只在考试的时候才回到课堂。
然而当时的社会对女性从事科学研究仍然抱有偏见,在即将获得博士学位时,弗朗索瓦丝曾经向当时巴斯德研究所的所长请教,是否有可能以后回到巴斯德研究所进行科学研究。得到的回答却是“女性在科学研究方面不行,你还是赶快考虑转行吧。”
弗朗索瓦丝回顾道,这是激励她前行的一个因素,“我想证明给男性看,我们能够在科学研究上有所作为”。在巴斯德研究所获得博士学位之后,弗朗索瓦丝加入了巴斯德研究所吕克·蒙塔尼耶(Luc Montagnier)博士的实验室,继续研究逆转录病毒和癌症之间的联系。这些经验让她拥有理想的专业知识来研究导致艾滋病的逆转录病毒。
改变抗击艾滋病轨迹的突破性发现
1982年的秋天,法国首例艾滋病患者被发现,医生们怀疑可能是一种病毒造成了这种疾病,于是来到巴斯德研究所寻求帮助,弗朗索瓦丝也因为这个机会成为合作团队的主要成员。
那么哪种病毒是这一疾病的罪魁祸首?弗朗索瓦丝知道,艾滋病患者的T淋巴细胞受到了影响,而当时已知的逆转录病毒HTLV-1就能够感染T淋巴细胞。而且,科学文献显示,猫在受到一种称为猫白血病病毒的逆转录病毒感染之后,会因为免疫缺陷而死亡。多方面的线索显示,一种逆转录病毒可能是艾滋病的致病原因。正好弗朗索瓦丝所在的实验室在检测逆转录病毒方面具有专长,于是研究团队决定在患者样本中寻找逆转录病毒的痕迹。
在1983年1月,研究小组收到了第一个从法国艾滋病患者体内获取的淋巴结样本。他们在体外培养淋巴细胞,并且观察逆转录酶的活性。因为逆转录病毒使用逆转录酶将病毒RNA转换成DNA,促进病毒的繁殖。如果发现了逆转录酶的活性就意味着逆转录病毒的存在。
短短两周之后,研究团队在培养的细胞中观察到了逆转录酶的活性。然而,令他们担忧的是,随着逆转录酶活性的增加,淋巴细胞开始大量死亡。“一度我们以为我们把病毒弄丢了,”弗朗索瓦丝回顾道,“因为随着淋巴细胞的死亡,逆转录酶的活性也消失了。”
为了保存培养皿中的病毒,团队成员跑到街对面的血库,从血库里的健康血样中获取淋巴细胞加到培养皿里。随着新鲜淋巴细胞的注入,他们再次观察到了T细胞死亡与逆转录酶活性的同时出现。研究人员终于确定,是一种逆转录病毒导致了艾滋病。
同时,研究团队中的Charlie Dauguet博士肩负着使用电子显微镜,从培养的细胞中找出逆转录病毒颗粒的重任。在1983年2月4日下午5点45分,他喊道:“我看到了!找到它了!”
▲最早的HIV病毒电镜照片之一(图片来源:© Institut Pasteur - photo Charles Dauguet)
然后,研究人员将这一病毒与当时已知的唯一人类逆转录病毒HTLV-1进行了比较,发现它与HTLV-1并不相同,是一种全新的逆转录病毒。
如果这种病毒是导致艾滋病的原因,那么它们应该会特异性感染CD4阳性T细胞。而进一步实验也验证了这一假设,这种新病毒不但主要在CD4阳性T细胞中繁殖,而且会杀死这些T细胞。所有的证据,都指向这种新病毒是导致艾滋病的“罪魁祸首”。
在收到患者淋巴结样本短短4个月之后,弗朗索瓦丝和蒙塔尼耶博士在《科学》杂志上发表了他们的发现。他们将这一新发现的病毒命名为淋巴结病相关病毒(LAV),这就是后来人们熟知的HIV病毒。这时,弗朗索瓦丝只有35岁。
仅有科学发现是不够的
论文发布在《科学》杂志上之后,许多生命垂危的艾滋病患者来到巴斯德研究所,求弗朗索瓦丝给他们带来治疗方法。
“作为一名科学家,我知道科学需要时间才能开发出治疗方法,它不能一蹴而就。然而,亲眼目睹患者的惨状,知道他们对我们抱有这么大的期望,让我非常难过。”弗朗索瓦丝回顾道。
与患者的频繁接触不但让弗朗索瓦丝坚定致力于HIV病毒研究的决心,也让她成为艾滋病患者团体的重要倡导者。
在进行科学研究的同时,弗朗索瓦丝的足迹踏遍非洲和东南亚,在医疗资源不足的地方倡导针对艾滋病和HIV病毒的研究和公共卫生教育,帮助建立发现和治疗艾滋病的医疗中心。
一线经历艾滋病大流行带来的精神压力,曾经一度让她陷入抑郁,然而她很快回到抗击艾滋病的战斗中。
“和很多人一样,我的生命中也有低谷,也有怀疑是否应该继续的时刻。然后我去非洲或东南亚与受到HIV困扰的人们见面,我就忘记了自己的情绪。我对自己说,别只想着自己,继续干吧。”她回顾道。
抗击艾滋病历史上的里程碑
HIV病毒的发现是人类抗击艾滋病历史上的重要里程碑。基于这一发现,巴斯德研究所的团队开发出检测HIV病毒的测试,促进了早期艾滋病患者的诊断和对疾病流行病学的研究。
HIV病毒的发现也打开了抗病毒药物开发的大门,基于对HIV病毒复制特征的理解,在1985年,科学家们首次发现了能够抑制HIV病毒复制的化合物叠氮胸苷(azidothymidine),为治疗艾滋病带来了希望。
在2008年,弗朗索瓦丝和蒙塔尼耶博士因为在发现HIV病毒方面的突出贡献,获得了诺贝尔生理学或医学奖(Harald zur Hausen博士因为发现导致宫颈癌的HPV病毒也同时获奖)。在2008年诺贝尔生理学或医学奖公布时,弗朗索瓦丝正在柬埔寨帮助当地的患者和研究人员。
图片来源:The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2008. NobelPrize.org. Nobel Prize Outreach AB 2021
HIV病毒发现30多年后的今天,多种有效的抗病毒疗法已经问世,不但改善了患者的健康,也阻断了HIV病毒的传播。抗病毒疗法作为暴露前预防治疗(PrEP),在预防HIV感染方面达到超过95%的有效性。长效注射型抗病毒疗法有望只需每6个月,甚至更长时间注射一次,就能够有效控制病毒的复制。
另一方面,在我们步入与艾滋病共存的第5个十年时,世界上仍然有不少患者无法获得药物治疗。而且,抗病毒药物虽然能够控制HIV病毒的复制,患者需要终身服用药物,一旦停药,病毒又会卷土重来。针对HIV病毒的疫苗开发虽然已经有多年的历史,但是目前仍然没有一款有效的HIV病毒疫苗。
弗朗索瓦丝在访谈中指出,在过去的几十年里,针对HIV病毒和艾滋病的科学研究与转化研究成果的工作齐头并进,带来了造福患者的抗病毒疗法。想要开发有效的疫苗或者功能性治愈疗法,也离不开科学家们对病毒持久性,以及对HIV病毒的免疫调节等领域的更深入的基础研究。“我们不是为了做科学而做科学,我们做科学,是为了造福全人类!”她说,这也是弗朗索瓦丝职业生涯的写照。
参考资料:
[1] Françoise Barré-Sinoussi. Retrieved July 11, 2021, from https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2008/barre-sinoussi/facts/
[2] FRANÇOISE BARRÉ-SINOUSSI AND HER RESEARCH ON THE HIV-1 VIRUS. Retrieved July 11, 2021, from https://www.pasteur.fr/en/research-journal/news/francoise-barre-sinoussi-and-her-research-hiv-1-virus
[3] In conversation with… Françoise Barré-Sinoussi. Retrieved July 11, 2021, from https://mosaicscience.com/story/francoise-barre-sinoussi/
[4] Françoise Barré-Sinoussi Interview. Retrieved July 11, 2021, from https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2008/barre-sinoussi/interview/
[5] Barre-Sinoussi et al., (1983) Isolation of a T-lymphotropic retrovirus from a patient at risk for acquired immune deficiency syndrome (AIDS). Science, DOI: 10.1126/science.6189183
[6] Victories against AIDS have lessons for COVID-19. Retrieved November 29, 2021, from https://www.nature.com/articles/d41586-021-03569-1
[7] The Story Behind the First AIDS Drug. Retrieved November 30, 2021, from https://time.com/4705809/first-aids-drug-azt/
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