蒂莫西·雷·布朗
世界上第一位艾滋病治愈者,被称为柏林病人
蒂莫西·雷·布朗(Timothy Ray Brown),男,1966年出生于美国华盛顿州西雅图,是公认的全球首个被治愈的艾滋病,被称为“柏林病人”。
蒂莫西·雷·布朗1995年被确认感染 HIV(人类免疫缺陷病毒),2002 年开始采用鸡尾酒疗法治疗,病毒载量控制良好,未出现艾滋病相关疾病。然而,2006年其被诊断为急性髓系白血病,病情恶化、濒临死亡。2008年,布朗成功接受了异基因骨髓移植,并在移植术后第一天即停用抗病毒治疗。尽管布朗的急性髓系白血病曾在第一次骨髓移植后7个月复发,幸运的是胡特医生为其找到了第一次骨髓移植的骨髓捐赠者,成功进行了第二次骨髓移植。布朗两次异基因骨髓移植的骨髓均来自同一配型相合并携带CCR5Δ32 纯合子突变的骨髓捐赠者,这不仅使其白血病得到缓解,且体内的HIV复制得到长期控制。他被誉为首例HIV感染 “治愈” 的患者。
在“柏林病人”案例公布后,一些科学家通过模拟相关做法,已经取得初步的进展。尽管在临床实践中复制“柏林病人”的成功难以推广,但科学家们从中得到启发,HIV识别靶细胞的受体分子可以成为抗艾滋病治疗的靶点,躲避艾滋病病毒的攻击,为艾滋病病毒的治疗提供了新的思路。
定义
艾滋病
艾滋病的全称是获得性免疫缺陷综合征,是人类免疫缺陷病毒(HIV)侵入人体后引起细胞免疫功能降低、若不及时治疗病死率极高的一种严重传染病,传播途径包括血液传播、性传播和母婴传播等。
柏林病人
蒂莫西·雷·布朗(Timothy Ray Brown),男,1966年出生于美国华盛顿州西雅图,是公认的全球首个被治愈的艾滋病。为了保护隐私,布朗的身份最初并没有被公开,而是依据他确诊时的地点,被称作“柏林患者”。
相关背景
病原学
HIV属于逆转录病毒慢病毒属属中的人类慢病毒组,为直径100~120nm 的球形颗粒,由核心和包膜两部分组成。核心包括两条单股核糖核酸链、核心结构蛋白和病毒复制所必需的酶类,含有反转录酶、整合酶和蛋白酶。核心外面为病毒衣壳蛋白。病毒的最外层为包膜,其中嵌有外膜糖蛋白gp120和跨膜糖蛋白gp41。还包含多种宿主蛋白,其中 MHCⅡ类抗原和跨膜蛋白(transmembrane protein)gp41与HIV感染进入宿主细胞密切相关。HIV主要感染CD4+T细胞,CD4+分子作为病毒受体,因此,除CD4+T细胞外,表达有CD4分子的宿主细胞均有可能作为靶细胞受到HIV侵袭感染。
根据HIV基因的差异,可将HIV分为HIV-1型和 HIV-2型。HIV-1和HIV-2的氨基酸序列同源性为40%~60%。全球流行的主要毒株是HIV-1。HIV-2主要局限于西部非洲和西欧,北美也有少量报告,传染性和致病性均较低。小行星3789以HIV-1为主要流行株。
HIV对外界抵抗力低。对热敏感,56℃30分钟能使HIV在体内对人的T淋巴细胞失去感染性,但不能完全灭活血清中的HIV;100℃20分钟可将HIV完全灭活。能被75%乙醇、0.2%次氯酸钠漂白粉灭活。0.1%甲醛、紫外线和γ射线均不能灭活HIV。HIV侵入人体可刺激产生抗体,但并非中和抗体,血清抗体阳性的HIV感染者仍有传染性。
治疗手段
针对艾滋病感染并无治愈方法。它使用抗逆转录病毒药物治疗,阻止该病毒在体内复制。
抗逆转录病毒疗法(ART)不能治愈艾滋病毒感染,但可以使人体的免疫系统变得更强大。这有助于他们对抗其他感染。抗逆转录病毒治疗必须终身用药。抗逆转录病毒治疗可降低人体内病毒的数量。这可以阻止症状,让人们过上完整和健康的生活。正在接受抗逆转录病毒治疗且没有证据显示其血液中存在病毒的人不会将艾滋病毒传染给他们的性伴侣。感染艾滋病毒的孕妇应尽快获得并接受抗逆转录病毒治疗。这可以保护母亲的健康,并有助于防止将艾滋病在产前传染给胎儿,或通过母乳传染给婴儿。
没有艾滋病毒的人服用抗逆转录病毒药物可以预防这种疾病。该药物在可能暴露于艾滋病毒之前给予时称为暴露前预防用药(PrEP),在暴露后给予时称为接触后预防(磷酸烯醇丙酮酸)。当感染艾滋病毒的风险很高时,人们可以使用暴露前预防用药或接触后预防;人们在考虑使用暴露前预防用药或接触后预防时应寻求临床医生的建议。
晚期艾滋病是艾滋病毒应对工作中长期存在的问题。世界卫生组织支持各国实施晚期艾滋病一揽子治疗计划以减少疾病和死亡。针对隐球菌脑膜炎等机会性感染开发更新的艾滋病毒药物和短期疗法,可能会改变未来人们接受抗逆转录病毒治疗和预防药物的方式,包括获得可注射制剂的方式。
治疗难点
流行病学
艾滋病是一个重大的全球公共卫生问题,在全球所有国家持续传播。截至2022年底,估计有3900万名艾滋病毒感染者;截止到2023年7月,已夺去4040万人的生命。HIV主要存在于传染源的血液、精液、阴道分泌物、胸腔积液、腹水、脑脊液、羊水和乳汁等体液中。经性接触、血液及血制品、母婴传播。 高风险人群主要有MSM(men who have sex with men,男男同性恋者)、静脉注射毒品者、与HIV/艾滋病患者有性接触者、多性伴人群、性传播感染者。采取安全的性行为、不吸毒、不共用针具、加强血液管控等能有效预防艾滋病毒的感染。发现感染艾滋病后应遵照《中华人民共和国传染病防治法》及时向所在地CDC报告疫情,相关部门应推行AIDS自愿咨询和检测,对感染者按照乙类传染病管理,并采取相应的管控措施。
治疗历程
“柏林病人” 蒂莫西·雷·布朗,1995年被确认感染 HIV,2002 年开始采用HAART(每天 600 mg依非韦伦、200 mg 恩曲他滨和300 mg替诺福韦)治疗。在此期间病毒载量控制良好,未观察到与艾滋病相关的疾病。
2006年,布朗被诊断为急性髓系白血病,体内 CD4+ T细胞的数量为每立方毫米415个,并且无法检测到 HIV-1 RNA。布朗的特殊之处在于,他不仅是白血病患者,也是 HIV 感染者。由于HIV侵入人类CD4+ 免疫细胞时需要识别细胞表面的C-C趋化因子受体5 ( C-C chemokine receptor type 5,CCR5) ,如果编码CCR5蛋白的基因出现突变,HIV便难以入侵靶细胞。由于病情恶化、濒临死亡,柏林胡特医生给到“柏林病人”的治疗方案是先接受白血病治疗,方案包括诱导化疗和巩固化疗。
经过不懈努力,2008年胡特医生最终找到配型相符且拥有CCR5Δ32纯合子突变的骨髓捐献者,为布朗成功实施了异基因骨髓移植。并在骨髓移植之前,首先停止了高效抗逆转录病毒治疗(HAART )。尽管布朗的急性髓系白血病曾在第一次骨髓移植后7个月复发,幸运的是胡特医生为其找到了第一次骨髓移植的骨髓捐赠者,成功进行了第二次骨髓移植。
布朗两次异基因骨髓移植的骨髓均来自同一配型相合并携带CCR5Δ32纯合子基因突变的骨髓捐赠者,这不仅使其白血病得到缓解,且体内的HIV复制得到长期控制。HAART停药20个月后,在布朗体内即没有检测到活动性、复制性HIV。根据布朗接受骨髓移植159 天后所做的直肠活检结果显示,表达 CCR5 的巨噬细胞仍然存在于其肠粘膜中,但该患者的直肠粘膜中已经无法检测到HIV-1 DNA。一直到了2009 年“柏林病人”被医生宣告其艾滋病已被 “功能性治愈” 了。
2019年4月,布朗在美国加州的医院确诊癌症复发,癌细胞已扩散至大脑与骨髓。据美国联合通讯社2020年9月报道,时年54岁的布朗已开始接受临终关怀。同年9月30日,国际艾滋病协会发布声明说,被称为“柏林病人”的全球首个获治愈的艾滋病患者蒂莫西·雷·布朗因癌症复发去世。
治愈机制
研究表明,艾滋病入侵人体除了需要识别一种CD4的分子之外,还需要一种叫趋化因子受体5(CCR5)的帮助。而对艾滋病有抗性的人,他们的免疫细胞CCR5的基因发生了突变,没有生物活性,无法被艾滋病毒利用。
艾滋病毒为了感染人类的CD4+T细胞,HIV-1会利用CCR5(介导R5病毒的进入)、CXCR4(介导X4病毒的进入),或两种同时利用进入辅助受体。CCR5辅助受体主要表达在记忆CD4+T细胞上,而CXCR4表达在记忆和幼稚细胞上。HIV-1感染后期对CXCR4嗜性的辅助受体使用的变化可能有助于加速疾病进展。同时,为了传播病毒,除了CCR-5,HIV-2还使用GPR15(BOB)和CXCR6(BONZO)。CD4+T细胞表面的CCR5密度是细胞感染性和病毒产生的关键调节因子,也是HIV-1疾病进展的关键决定因素。细胞死亡的程度与病毒复制相关,HIV诱导细胞死亡的能力取决于CD4+T细胞表面CCR5表达的水平。CCR5受体在靶细胞上的密度与HIV-1病毒血症和疾病进展呈对数相关。在体外研究表明CCR5在决定HIV-1生产中的双重作用:作为入口共受体,它充当感染的关键因素,但对病毒载量的大小仅产生中等影响,而作为HIV-1生命周期的后期调节器,特别是在逆转录阶段,它解释了病毒血症和CCR5密度之间的对数关系。
CCR5共受体在细胞表面的表达可以通过一种自然的遗传变异来阻止,即在人类群体中观察到的32-bp缺失(Δ32)。这种突变局限于编码受体第二个细胞外环的区域,产生一种不支持病毒和靶细胞膜融合的非功能性HIV进入共受体,导致蛋白质编码序列中的移码、正常CCR5蛋白过早截断,并取消其在细胞表面的可用性。CCR5基因功能的丧失调节了艾滋病传播的风险,并抵消了艾滋病毒感染的发病机制。CCR5-Δ32等位基因主要出现在欧洲血统的人群中,其平均频率约为10%,而在撒哈拉沙漠以南非洲人、亚洲人和美洲原居民中几乎不存在。
社会影响
艾滋病对社会的影响
艾滋病毒是一个重大的全球公共卫生问题,其在全球所有国家持续传播,截止到2023年7月,已夺去4040万[3290万-5130万]人的生命;一些国家报告的新发感染呈上升趋势,而之前呈下降趋势。截至2022年底,估计有3900万[3310万-4570万]名艾滋病感染者,其中三分之二(2560万)在非洲区域。
感染艾滋病毒会出现流感样疾病,伴随发烧、头痛、皮疹咽喉痛等症状,严重影响患者的工作和生活,给患者带来身体和精神上的痛苦。感染会逐渐削弱患者的免疫系统,导致淋巴结肿大、体重减轻等其他体征和症状,严重危害患者身体健康。如果不进行治疗,艾滋病毒感染者也可能患上结核病(TB)、隐球菌脑膜炎、重度细菌感染、淋巴瘤卡波西肉瘤等严重疾病;艾滋病毒还会导致其他感染的恶化,例如丙型肝炎乙型肝炎猴痘等;这些,会增加全球区域性瘟疫的爆发,带来极大的公共安全隐患,危及人类的生命安全。
艾滋病会导致社会不稳定,造成社会恐慌,影响人们心理的安全感,并对当地经济发展造成损失。90年代中期在中国河南,大规模有偿献血共造成约30万左右的艾滋病感染者,直接经济损失就超过1000亿元人民币。从1981年发现艾滋病后的10年间,美国为艾滋病的治疗和研究投入了100亿美元;2006年,泰国由于艾滋病的严重流行,其经济损失达85亿元,国内生产总值降低20%。2022年,国际和各国国内的艾滋病防治资金总量虽有大幅回落,但仍达到了208亿美元。
“柏林病人”对社会的影响
成为模拟的案例
一些科学家模拟“柏林病人”案例的做法,已经取得初步的进展,并且有更多的治愈消息陆续传来。2019年,“伦敦病人”被治愈;2022年,“希望之城病人”和“纽约病人”被治愈;2023年,“日内瓦病人”已经确认为长期缓解案例,并有可能成为历史上第6位实现艾滋病“治愈”的人。
终结艾滋的希望
这名被冠以“柏林病人”的特殊病患同时兼有白血病艾滋病。在医学界看来,布朗已经是即将踏入坟墓的人,然而在接受骨髓移植后,布朗竟然奇迹般得以重生。
治疗艾滋病的终极目标是让病人停止用药,这将减少每年大约12亿美元的抗艾药物需求。虽然要得到能够普遍推广的治疗艾滋病方法还需要很长时间,但是布朗的新发现,为艾滋病科研打开了一扇新的大门。布朗的发现证明,人类可以让一个人的细胞变得能够抵御HIV病毒,然后再经过一段时间的治疗最终攻克病魔。
尽管在临床实践中复制“柏林病人”的成功难以推广,但科学家们从中得到启发,HIV识别靶细胞的受体分子可以成为抗艾滋病治疗的靶点,躲避艾滋病病毒的攻击,为艾滋病病毒的治疗提供了新的思路。
治愈案例
历史
1982年9月24日,美国疾病控制与预防中心正式提出获得性免疫缺陷病综合征(acquired immunodeficiency 综合征,AIDS,中文简称:艾滋病)概念,指出此病是一种细胞免疫缺陷所致卡波西肉瘤肺孢子菌肺炎和其他严重机会性感染的综合征,病因不明。
1983年,法国巴斯德研究所Luc Montagnier等,首先从一名同性恋艾滋病患者的淋巴结中分离到了一种新的反转录病毒,研究证实,这种病毒是引起艾滋病的病原体。1986年7月,国际微生物及病毒分类委员会将该病毒命名为“人类免疫缺陷病毒”,英文缩写为HIV,即艾滋病病毒。1986 年,Clavel学者分离到一种反转录病毒,该病毒同样可引起类似HIV所致艾滋病患者的临床表现,不过症状较轻,病死率也低,因此将该病毒称为HIV-2,而将1983年分离到的并在世界上广泛流行的HIV病毒称为HIV-1。
1987年,抗逆转录病毒药物叠氮胸苷(AZT;现在称为齐多夫定)获得许可,这是一种病毒逆转录酶抑制剂;它暂时减少了血液中HIV 核糖核酸的含量,并适度改善了HIV感染者的健康状况。在1990年代早期和中期,单药治疗方案之后是双药治疗,结果证明这一治疗方案对艾滋病的抑制更好。
随着1996年高效联合抗逆转录病毒疗法的出现,在个人和群体层面抗击艾滋病毒的努力进入了一个新时代。抗逆转录病毒治疗显著改善了已经晚期疾病的个体患者的健康状况,并预防了没有明显HIV疾病临床表现的患者的疾病进展。抗逆转录病毒疗法不仅为大多数坚持治疗方案的艾滋病毒感染者提供了几乎正常的预期寿命,而且还消除了将病毒传播给未感染的性伴侣的风险。治疗艾滋病毒感染者是预防艾滋病毒传播的一种非常有效的手段。“治疗即预防”被证明是预防工具包的重要补充。
使用抗逆转录病毒疗法预防HIV感染的第二个重大进展是针对有风险但未感染的人引入了暴露前预防(PrEP)。大量研究得出的结论是,每日一次、单粒的PrEP方案在预防高危未感染者性感染HIV方面有99%的有效性。
研究进展
2019年9月11日,北京大学清华大学生命科学联合中心邓宏魁等人合作成立的研究团队在《新英格兰医学期刊》(The New England Journal of Medicine)发表了题为《利用CRISPR基因编辑的成体造血干细胞在患有艾滋病合并急性淋巴细胞白血病患者中的长期重建》(CRISPR-Edited Stem Cells in a Patient with HIV and Acute Lymphocytic 白血病)的研究论文。
研究结果显示,研究团队建立了在人成体造血干细胞上进行CCR5基因编辑的技术体系,实现了人体内长期稳定的造血系统重建。该技术应用在一名同时患有艾滋病和白血病的男性患者身上,患者病情得到了明显缓解。
这项研究初步证明了基因编辑的成体造血干细胞移植的可行性和在人体内的安全性,促进并推动了基因编辑技术在临床应用领域的发展。
相关文化
《柏林病人:艾滋病医疗史的转折》(Cured: How the Berlin Patients Defeated HIV and Forever Changed Medical Science)一书由微生物专业博士、HIV研究人员娜塔莉亚·霍尔特所著,于2021年9月正式出版。该书讲述了在医学的帮助下,两名艾滋病人通过不同的途径战胜HIV的故事。“柏林病人一号”克里斯蒂安·哈恩接受的是药物治疗,得到了功能性治愈。蒂莫西·雷·布朗则因为癌症接受了骨髓移植,当时骨髓捐赠者携带了一种因为缺少CCR5基因所以让HIV无法进入细胞的Delta32突变,布朗其实接受了一种基因治疗。
这两位病人在医学史上都被称为“柏林病人”,他们的治愈时间相差12年。在《柏林病人:艾滋病医疗史的转折》一书中,娜塔莉亚·霍尔特首次将这些病例联系起来。她亲自探访了两位柏林病人及他们的医生,讲述了艾滋病医疗史上这段故事,为众多艾滋病毒感染者提供了一种希望。
参考资料
以爱抗“艾”.科学网.2024-01-05
艾滋病毒和艾滋病.世界卫生组织.2024-01-05
CCR5在HIV/SIV感染中的作用.National Library of Medicine.2024-01-10
30万艾滋病人一千亿损失.时代信报.2024-01-10
柏林病人.豆瓣读书.2024-01-11
目录
概述
定义
艾滋病
柏林病人
相关背景
病原学
治疗手段
治疗难点
流行病学
治疗历程
治愈机制
社会影响
艾滋病对社会的影响
“柏林病人”对社会的影响
成为模拟的案例
终结艾滋的希望
治愈案例
历史
研究进展
相关文化
参考资料