“希望之城病人”,真名保罗·埃德蒙兹(Paul Edmonds),出生于1956年,来自
加利福尼亚州(California)。是一位同时身患白血病和艾滋病的患者,全球第四位被宣布“治愈”的艾滋病人。
1988年,保罗·埃德蒙兹被诊断出艾滋病,并在美国
加利福尼亚州杜阿尔特的希望之城医学中心接受ART治疗,以控制病情,被称为“希望之城病人”。2018年,埃德蒙兹又患上了急性髓系白血病(AML),由于年龄较大,他接受了较低强度的化疗以缓解白血病。2018年底,医生用来自携带CCR5 delta 32
突变供体的
细胞对他进行了造血
干细胞移植。手术后,经过多次检测,埃德蒙兹体内均未发现
艾滋病,为了弄清艾滋病毒是否躲避ART治疗而隐藏,“希望之城病人”于2021年3月停止接受ART治疗。2022年7月27日,“希望之城病人”的治疗团队称,他的艾滋病得到缓解长达一年多,或已经实现“治愈”。“希望之城病人”是被宣布“治愈”的艾滋病患者中年龄最大、感染HIV时间最长的病人。
“希望之城病人”为患有艾滋病和
白血病的老年患者提供了获得治愈的可能性,特别是在干细胞供体不是血缘关系的情况下。“希望之城病人”被治愈,也证实了具有
突变的CCR5 delta 32缺乏
艾滋病用来感染
细胞的受体。
国际艾滋病协会候任主席莎伦·勒文说,“希望之城病人”案例为HIV携带者和更广泛的科学界提供了“持续的希望和鼓舞”。
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。
希望之城病人
美国人保罗·埃德蒙兹于1988年被诊断出艾滋病,2018年8月,又被诊断患有急性髓系白血病,并在
加利福尼亚州希望之城医学中心接受治疗。由于当时其不愿透露姓名,因此被称为“希望之城病人”。
相关背景
病原学
HIV在病毒分类学上属于
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。HIV是一种变异性很强的病毒,分HIV-1和HIV-2;其中,中国以HIV-1为主要流行株,HIV-2 则主要集中在非洲西部区域。
HIV在人体
细胞内的感染过程:①
吸附、 膜融合及穿入:HIV-1感染人体后,选择性地吸附于 靶细胞的CD4受体上,在辅助受体的帮助下进入宿主细胞。② 反转录、入核及整合:
细胞质中病毒
核糖核酸在
反转录酶作用下,形成互补
脱氧核糖核酸,在DNA聚合酶作用下形成双链线性DNA。进入
细胞核内,在整合酶的作用下整合到宿主细胞的
染色体DNA中,形成“前病毒”。 ③
转录及翻译:前病毒被活化而进行自身转录时, 在细胞DNA聚合酶的
催化下,病毒DNA转录形成RNA,经
加帽加尾成为病毒的子代
基因组RNA和病毒mRNA,在细胞核蛋白体上转译成病毒的结构蛋白和各种非结构蛋白,合成产生子代病毒的
蛋白质和酶类。④ 装配、出芽及成熟:病毒的组装是一个复杂且高度有序的过程;通过芽生从细胞膜上获得病毒体的包膜,形成独立的病毒颗粒,在病毒自身的
Caspase-3作用下裂解成更小的病毒蛋白,包括病毒中的
反转录酶、整合酶和蛋白酶;这些病毒蛋白与子代基因组
核糖核酸再进一 步组合,最后形成具有传染性的成熟的病毒颗粒。
世界卫生组织将晚期
艾滋病定义为成人和青少年的CD4细胞计数低于200个/mm3,所有5岁以下的艾滋病毒感染儿童都被认为患有晚期艾滋病。
治疗手段
截止到2023年末,艾滋病毒感染并无常规治愈方法,仅有6例通过移植
干细胞得到“治愈”的特殊病例。艾滋病毒感染可使用抗病毒治疗方法,俗称“
鸡尾酒疗法”,通过3种或3种以上抗病毒药物联合使用来治疗艾滋病,是最为有效的艾滋病治疗方法。随着医疗技术的不断发展和提高,抗病毒治疗已进入整合酶抑制剂时代;国际上已有6大类30多种抗反转录病毒药物(包括复合制剂)。截止到2023年7月,世界上有6位同时患
艾滋病和
白血病的患者,在接受异体干细胞移植手术后,被认为“治愈”了艾滋病。其中,有五位患者接受的
干细胞有CCR5Δ32变异。Δ32是一种先天具有抵御艾滋病病毒能力的突变基因,它能够阻碍艾滋病病毒对人体健康
细胞的侵袭。
治疗痛点
截止到2021年底,全球估计有3840万艾滋病毒感染者,其中有2870万人接受了抗
逆转录病毒疗法。随着艾滋病毒药物使用的增加,也出现了艾滋病毒耐药性,特别是近年来,耐药性水平稳步上升。HIV耐药性是由HIV基因结构的变化引起的,这种变化影响药物阻止病毒复制的能力。所有目前的抗逆转录病毒药物,包括新型的药物,由于耐药性病毒菌株的出现,都有可能部分或完全不起作用。如果不阻止,
艾滋病耐药性可能危及抗逆转录病毒药物的功效 ,导致艾滋病毒感染和艾滋病毒相关发病率和死亡率增加。
流行病学
艾滋病毒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、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
诊断艾滋病
20世纪80年代初,许多人称艾滋病为“同性恋癌症”。1984年,艾滋病毒被确定为艾滋病的病因。1988年,埃德蒙兹被诊断出不仅感染了艾滋病毒、并且已经发展为艾滋病,他觉得自己被判了死刑。确诊后的三十多年中,埃德蒙兹一直携带艾滋病毒,他采取不同的疗法尽可能控制病毒;他从未想过有一天能战胜艾滋病而像健康人一样活着。
罹患白血病
2018年,埃德蒙兹从
索诺马县搬到棕榈泉地区,并在希望之城接受艾滋病治疗。埃德蒙兹在希望之城开始接受治疗后不久,同年8月又被诊断患有
骨髓增生异常综合征,最终发展为急性髓系白血病。老年艾滋病毒患者,因为他们多年来免疫系统薄弱,经常患上白血病和其他血癌。希望之城血液和造血细胞移植系白血病部助理教授医学博士艾哈迈德·阿里比决定,让埃德蒙兹接受携带罕见
突变的骨髓干细胞移植手术来治疗白血病。纯合的CCR5 delta 32基因突变使人们对大多数
艾滋病感染株产生抵抗力,可阻止艾滋病毒入侵
细胞和复制。2018年11月,他开始接受一系列的化疗,使他的
白血病进入缓解期,为干细胞移植做准备。同时,埃德蒙兹也在接受艾滋病毒抗逆转录病毒治疗。
骨髓移植
当阿里比和他的团队努力让埃德蒙兹的白血病情缓解时,白血病部的副教授兼希望之城非相关捐赠者项目主任蒙兹·马尔基博士和他的团队也在努力为埃德蒙兹找到最佳捐赠者。该团队在Be The Match骨髓登记处匹配患者与数百万捐赠者的人血白球抗原(HLA)的相容性,只有HLA相容性组织匹配成功,患者身体才可能接受捐赠者的
干细胞,并最大限度地减少移植物抗宿主病(GVHD);合适的捐赠者还应该有对抗癌症和潜在感染所需的其他成分。不久,他们找到了两个合适的干细胞捐赠者。因为埃德蒙兹白血病没有像预期的那样进入缓解状态,一个捐赠者退出了埃德蒙兹医治计划。在埃德蒙兹白血病进入缓解状态时,他们联系了第二个捐赠者、并同意捐赠自己的骨髓干细胞给埃德蒙兹。
2019年2月6日,当时63岁的埃德蒙兹接受了捐赠者的干细胞移植手术。手术后,埃德蒙兹有由GVHD引起的轻度到中度副作用,他感觉眼睛干涩,同时伴随口腔溃疡,为此,他来到希望之城赫尔福德临床研究医院接受治疗,希望之城的医生和医务人员对埃德蒙兹进行着移植后的仔细监测。同时,他仍在接受
艾滋病的抗
逆转录病毒疗法和预防削弱人免疫系统的GVHD的疗法。
停止艾滋治疗
受2019年底冠状病毒病影响,他的医疗团队计划保留他的抗逆转录病毒药物;虽然,每次测试没有显示他的血液中有艾滋病毒的存在,但在抗逆转录病毒药物的作用下,病毒有可能隐藏起来。2021年3月2日,埃德蒙兹开始停止抗逆转录病毒疗法;埃德蒙兹每周检查一次艾滋病毒水平,每次都没有检测到病毒。2022年7月27日,在第24届国际艾滋病大会(
艾滋病 2022)期间,希望之城埃德蒙兹治疗团队表示,埃德蒙兹在接受了干细胞移植后艾滋病得到长期缓解,或已经实现“治愈”。
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,更需要一种叫趋化因子受体 5(CCR5)的帮助。而对艾滋病病毒有抗性的人,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)、
隐球菌性
脑膜炎、重度细菌感染、
淋巴瘤和
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、
乙型肝炎和
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。
“希望之城病人”对社会的影响
“希望之城病人”病例为患有
艾滋病和
白血病的老年患者提供了获得治疗的可能性,特别是在供体不是家庭成员的情况下。
国际艾滋病协会候任主席莎伦·勒文说,这一案例为HIV携带者和更广泛的科学界提供了“持续的希望和鼓舞”,尽管由于手术风险,这不太可能成为大多数HIV携带者的选择。科学家认为,这一病例再次证明了具有特殊、罕见的
突变干细胞,缺乏艾滋病毒用来感染细胞的受体。
“希望之城病人”被治愈的新闻报道后,引起了社会的广泛关注和重视;比如,希望之城相关研究人员因此获得了加州再生医学研究所(CIRM)的3230万美元奖励,用以支持
艾滋病等三项新的第一阶段临床试验,研究艾滋病毒、急性髓系白血病和严重
再生不良性贫血患者的创新细胞和基因疗法。
治愈案例
研究进展
抗逆转录病毒疗法
2024年1月8日,中国国家药品监督管理局药品审评中心发布公告,宣布
艾迪药业自主研发的全新
化学结构的
人类免疫缺陷病毒(HIV)整合酶链转移抑制剂ACC017获得药物临床试验批准通知书,同意本品开展“联合其它抗逆转录病毒药物,用于治疗人类免疫缺陷病毒1(HIV-1)感染患者”适应症的I期临床试验。ACC017片属于化学一类新药,其可通过抑制HIV整合酶活性,有效阻断HIV
基因组整合进入宿主基因组
脱氧核糖核酸,临床拟用于治疗HIV感染。临床前研究提示ACC017片作用机制明确、抗病毒效果良好、与其它多种抗
逆转录病毒药物具有
协同作用、安全窗大等特点。
干细胞移植治疗法
直接移植捐献者造血干细胞
造血干细胞移植治疗
白血病技术已日益成熟,然而,通过该方法同时治愈艾滋病目前还是一道全球尚在攻克的难题。截止到2023年7月,世界上仅有6位同时患艾滋病和白血病的患者,在接受异体干细胞移植手术后艾滋病被“治愈”;其中,有五位患者接受移植的干细胞有CCR5Δ32/Δ32变异。
移植编辑基因造血干细胞
由
北京大学清华大学生命科学联合中心
邓宏魁研究组、
中国人民解放军总医院第五医学中心陈虎研究组及
首都医科大学附属北京佑安医院吴昊研究组合作组成的
艾滋病医疗研究团队,完成了全球首例基因编辑干细胞治疗艾滋病和
白血病患者病例。该团队于2019年9月11日,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 Leukemia)的研究论文,建立了基于CRISPR在人成体造血
干细胞上进行CCR5基因编辑的技术体系,实现了经基因编辑后的成体造血干细胞在人体内长期稳定的造血系统重建。
区别于此前两例病人直接移植“天然”CCR5Δ32/Δ32造血干细胞,
邓宏魁等人合作成立的研究团队在全球范围内报道了首例利用第三代基因编辑技术CRISPR-Cas9在HSPCs(造血干细胞和祖细胞)中编辑CCR5基因并成功移植到一名同时患有HIV和
急性淋巴性白血病的27岁男性患者案例。研究结果显示,基因编辑后的造血
干细胞移植治疗使患者的急性淋巴白血病得到完全缓解,携带CCR5突变的供体细胞能够在受体体内长期存活已达19个月,初步探索了该方法的可行性和安全性。
北京大学官网报道对此研究表示,在成体造血干细胞上的基因编辑并不会对其他组织器官及
生殖系统产生影响。该工作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,将会促进和推动基因编辑技术在临床应用领域的发展。目前有大概1%的白人天生对
艾滋病免疫。此前的研究在他们身上发现,编码CCR5蛋白的基因出现了功能突变,对多数HIV来说也就失去了“路标”作用。值得一提的是,HIV入侵T
细胞的主要共受体CCR5于1996年被发现,这认为是艾滋病领域的里程碑式进展,
邓宏魁即是主要发现者之一。
在此番这项最新研究中,27岁的男性患者于2016年5月被相继诊断出患有艾滋病和
急性淋巴性白血病。经过1年的
艾滋病抗
逆转录病毒治疗后,邓宏魁、
陈虎等人带领的研究团队将CCR5敲除后的供者来源的CD34+成体造血
干细胞回输到患有
白血病合并艾滋病的患者体内,进行了长达两年的移植重建及基因编辑效果的评价。研究结果显示,在供者来源的CD34+
细胞上实现了17.8%的CCR5基因敲除效率;移植后4周,患者白血病处于完全缓解状态,供者型骨髓
细胞嵌合率达100%;经过长达19个月的随访发现,患者白血病处于持续完全缓解状态,供者型细胞完全嵌合,骨髓细胞中能够持续检测到CCR5基因编辑。另外,为初步探索治疗的有效性,研究团队对该患者短暂停止服用抗HIV病毒药物。在短暂停药期间,CCR5基因编辑的T细胞表现出一定程度抵御HIV感染的能力;19个月的观察中也并未发现基因编辑造成的脱靶及其他副作用。研究团队表示,这些结果表明,基于CRISPR的成体造血
干细胞基因编辑技术能够在患者体内实现长期稳定的基因编辑效果,经过编辑后的成体造血干
细胞能够长期重建人的造血系统。不过,值得注意的是,就目前的论文数据而言,研究团队仅称“在短暂停药期间,CCR5基因编辑的T细胞表现出一定程度抵御HIV感染的能力”。
清华大学医学院教授、艾滋病综合研究中心主任张琳琦表示,对于
艾滋病的治疗效果与未经过基因治疗患者相比差别不大,主要反应在短暂的停药期间,病毒反弹和CD4+T细胞下降等方面。这种现象的发生,很有可能是移植的成体造血
干细胞本身是CCR5基因野生型和敲除的混合体,其中带有野生型CCR5基因的CD4+T细胞,为病毒的复制和反弹提供了场所。张琳琦认为,这突显提高基因编辑效率的重要性。此外,如何在成体造血干细胞基因编辑和移植之前,清除患者体内的
艾滋病,防止嵌合免疫重建细胞感染,阻止病毒复制和反弹,同样是提高治疗效果的关键。实际上,如何在造血干细胞中进行高效基因编辑一直是实现临床应用的关键瓶颈。为了实现该技术在此番临床上的应用,
邓宏魁等人在上述基础上又进行了一系列的优化。研究团队认为,在今后的研究中,将进一步提高基因编辑效率及优化移植方案,有望加速基因编辑造血
干细胞移植技术向临床疾病治疗转化进程。
医疗团队
希望之城是医疗研究中心和研究所的所在地,以突破性创新而闻名。其中,贝克曼研究所是全球对抗致命疾病的科学带头机构之一,致力于利用生物科学治疗癌症、
艾滋病/艾滋病和
糖尿病等绝症的研究和临床实验。“希望之城病人”的医疗团队就是由其中的詹娜·K·迪克(Jana K. Dickter)、艾哈迈德·阿里比(Ahmed M Aribi)、蒙兹·阿尔·马尔基(Monzr M. Al Malki)等医学专家组成。