諾獎得主談艾滋?。菏聦?、虛構(gòu)及其未來
《諾獎得主解讀引力波:宇宙的一扇新窗》 – 2017年諾貝爾物理學(xué)獎得主,巴里·巴里斯(Barry Barish)
和所有在 Frontiers for Young Minds 發(fā)表的文章一樣,諾貝爾獎合集的作者們同樣需要用孩子的語言對文章進(jìn)行改寫,隨后由 8-15 歲的青少年審稿人出具審稿報告,通過后文章才可以發(fā)表,以確保文章易于理解并有趣。
諾貝爾獎得主合集系列將持續(xù)更新,旨在發(fā)展這一寶貴的教育資源,以激勵年輕人,同時鼓勵分析性思維和想象力的建立。
作者
徐達(dá)
瑪雅藍(lán)
艾滋?。ˋIDS)全稱獲得性免疫缺陷綜合征,指的是當(dāng)免疫系統(tǒng)被人免疫缺陷病毒(HIV)嚴(yán)重破壞時,人體出現(xiàn)的各種可能威脅生命的感染。它是一種全球性的流行病,僅在2020年就有近3800萬人感染。艾滋病沒有疫苗可以預(yù)防,也無法治愈,但如果得到恰當(dāng)?shù)闹委?,患者可以存活很多年。不過,患者不僅要終身與這種侵襲性的慢性疾病共處,還經(jīng)常受到多種形式的社會污名化和歧視。
在本文中,我將介紹什么是艾滋病,其病原體的發(fā)現(xiàn)歷程,目前的治療方法,以及如何減少未來患者的數(shù)量。我希望讀完這篇文章后,你會在科學(xué)和社會兩個層面理解應(yīng)對HIV/AIDS的全球意義。
圖1 HIV感染過程。(1)HIV附著在CD4免疫細(xì)胞上,然后進(jìn)入細(xì)胞。(2)病毒遺傳物質(zhì)(黃色螺旋)與CD4細(xì)胞的DNA(藍(lán)色)相結(jié)合,接管細(xì)胞的復(fù)制系統(tǒng),以復(fù)制自身。(3)新的HIV病毒顆粒離開CD4細(xì)胞,進(jìn)入血液,感染更多的CD4細(xì)胞。通過這種方式,HIV病毒繼續(xù)增殖,分散到體內(nèi)各處。隨著時間的推移,HIV病毒最終會清除CD4細(xì)胞,身體識別和抵御多種感染的能力也隨之下降。
人體自身無法清除HIV,并且目前沒有有效的治愈方法。人一旦感染HIV,就會終身攜帶病毒。如果不加以治療,身體中的免疫系統(tǒng)就將受到嚴(yán)重?fù)p害,以至于任何感染(如肺炎)都會變得危險和致命得多[2]。
艾滋病首個病例發(fā)現(xiàn)于20世紀(jì)80年代初[2],不久后就被宣布成為全球流行病。目前認(rèn)為,人類最初在非洲通過接觸非人靈長類動物(如黑猩猩和大猩猩)感染了HIV病毒,這種傳播方式稱為跨物種傳播[3]。根據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計,自艾滋病流行以來,有將近8000萬人感染,其中約45%已經(jīng)死亡。在2020年,HIV攜帶者共有3770萬人,150萬人為新感染者,68萬人死于HIV相關(guān)的疾病。
艾滋病在全世界范圍內(nèi)都有發(fā)現(xiàn),其中約三分之二(69%)的病例分布在非洲,約15.5%的病例在亞洲和太平洋地區(qū),6%在北美和歐洲中部,5.5%在拉丁美洲,以及4%在東歐和中亞地區(qū)(圖2)。
圖2 2020年全球HIV攜帶者分布圖(圖片改編自UNAIDS 2021年流行病學(xué)估算數(shù)據(jù))。
HIV有三種感染途徑:無保護的性行為、接觸感染者的血液(如通過輸血)以及母嬰傳播[5]。
感染HIV后,病程有三個階段(圖3)。第一階段稱作急性感染期,發(fā)生在從最初感染后到身體產(chǎn)生免疫反應(yīng)、開始產(chǎn)生HIV抗體這段時間。在這個階段,HIV可在血液中檢出[6],同時病毒快速復(fù)制并擴散至全身。一些人在急性感染期會出現(xiàn)流感樣癥狀,如發(fā)燒、咽痛、肌肉酸痛、腹瀉、皮疹和疲勞。這些癥狀通常在感染后2-4周出現(xiàn)。
第二階段稱為慢性感染期。病毒仍然活躍,但不產(chǎn)生任何可見的癥狀,因此這個階段也稱為無癥狀感染期。如果不加以治療,無癥狀期可持續(xù)數(shù)年,但感染者在這一階段仍然會傳播病毒。而如果得到恰當(dāng)?shù)闹委?,感染者可以將疾病控制在無癥狀期很多年。
HIV感染的最后一個階段,也是最嚴(yán)重的階段,稱為獲得性免疫缺陷綜合征(即艾滋?。?。這時候,病人的CD4細(xì)胞數(shù)量降低到極低水平,并且發(fā)展出其他相關(guān)的感染(機會性感染)。機會性感染多發(fā)生在免疫低下的人身上,如果不加以治療,最終會導(dǎo)致死亡。
污名化和歧視不僅對HIV攜帶者和AIDS患者造成了負(fù)面的心理影響,也降低了預(yù)防和治療策略的有效性,使減緩疾病傳播更加困難。比如,污名化和歧視令HIV攜帶者更加不愿意告知性伴侶自己感染了病毒,也更可能參與不安全的性活動,這兩者都增加了HIV傳播的幾率[9]。一些HIV/AIDS患者對接受治療存在猶豫,因為他們害怕讓別人知道自己在接受治療[9]。此外,污名還使得HIV/AIDS患者缺乏支持網(wǎng)絡(luò)[8]。
這些案例不過是HIV/AIDS污名對患者乃至全社會帶來的負(fù)面影響的冰山一角。你們年輕一代是社會的未來,我相信通過向你們提供準(zhǔn)確的信息對于消除污名非常重要。減少HIV/AIDS相關(guān)的污名,同時推動預(yù)防和治療HIV/AIDS的科學(xué)和醫(yī)學(xué)研究,可以幫助我們實現(xiàn)消除艾滋病的目標(biāo)[11]。
當(dāng)1981年艾滋病出現(xiàn)時,許多研究者都在尋找引發(fā)該疾病的病毒,但是他們?nèi)绷诵┻\氣。法國有一群醫(yī)生知道我們是逆轉(zhuǎn)錄病毒領(lǐng)域的專家,就來到我們在巴黎的巴斯德研究所的實驗室,提出了一個非常簡單的問題——引發(fā)艾滋病的有沒有可能是逆轉(zhuǎn)錄病毒,而不是普通病毒?
醫(yī)生們猜想,當(dāng)時唯一已知的人逆轉(zhuǎn)錄病毒,即人類嗜T淋巴細(xì)胞病毒(HTLV),可能是導(dǎo)致艾滋病的罪魁禍?zhǔn)?。但是我們認(rèn)為這個假說是錯誤的,因為HTLV實際上會導(dǎo)致血癌(即白血?。?,它們使細(xì)胞變得永生,不斷復(fù)制,并在體內(nèi)快速擴散。而生理學(xué)家在臨床觀察中發(fā)現(xiàn),艾滋病人血液中的白細(xì)胞大量減少,這意味著HIV/AIDS與白血病不同,它使細(xì)胞死亡或減少復(fù)制。因此,HTLV不可能是引發(fā)艾滋病的元兇。
我們認(rèn)為或許應(yīng)該尋找另一種逆轉(zhuǎn)錄病毒,而故事就從這里開始。我們已知HIV攻擊CD4免疫細(xì)胞,所以著手在這些細(xì)胞中尋找逆轉(zhuǎn)錄病毒。當(dāng)時我們還知道如何檢測細(xì)胞產(chǎn)生的逆轉(zhuǎn)錄病毒,方法就是尋找逆轉(zhuǎn)錄酶活動跡象。病毒利用逆轉(zhuǎn)錄酶根據(jù)RNA合成DNA,如果這種酶出現(xiàn)在細(xì)胞上清液中,就說明細(xì)胞產(chǎn)生了逆轉(zhuǎn)錄病毒。1983年1月,我們從艾滋病前期患者淋巴結(jié)活檢樣本中取得了T細(xì)胞,經(jīng)過幾天的培養(yǎng)后,終于在培養(yǎng)物中發(fā)現(xiàn)了逆轉(zhuǎn)錄酶活動。接下來,我們用電子顯微鏡觀察逆轉(zhuǎn)錄病毒顆粒,證明它是一種新型逆轉(zhuǎn)錄病毒,并在之后將其命名為HIV(當(dāng)時稱為淋巴腺病相關(guān)病毒,簡稱LAV)[12]。
這個成功的故事說明了研究者和醫(yī)生之間討論交流的重要性。在我們的例子中,正是依靠醫(yī)生們的觀察,我們才能聯(lián)手制定高效的策略,從而找到病毒。從確認(rèn)疾病的癥狀、病因和侵襲方式,到建立最佳的預(yù)防和治療策略,和醫(yī)生交流在研究的每個階段都很重要。
ART療法使得艾滋病相關(guān)的死亡數(shù)顯著降低,但絕對數(shù)量仍然很高??茖W(xué)家認(rèn)為,病例數(shù)量高的原因主要包括延誤診斷(即確診時免疫系統(tǒng)已經(jīng)嚴(yán)重?fù)p壞),獲得治療的途徑有限(特別是在發(fā)展中國家),一些感染者拒絕接受ART療法,以及對于治療的依從度低(即病人不遵從醫(yī)學(xué)建議)[13, 14]。另外,終生的ART治療有一些局限性,如可能會出現(xiàn)抗藥性(意味著隨著時間的推移,治療的有效性會下降),藥物副作用隨時間累積,以及高昂的費用(對于那些資源有限的病人來說是一筆無法承受的經(jīng)濟負(fù)擔(dān))[15]。
除了全球廣泛使用的ART療法,還有一些新型療法正在研發(fā)中,未來有望治愈HIV。一個有前景的方向叫做干細(xì)胞移植,將干細(xì)胞注入到病人體內(nèi),幫助他們重新生成免疫細(xì)胞。我相信我們?nèi)匀恍枰嗟目茖W(xué)研究,來找到可靠且廣泛適用的治愈HIV/AIDS的方法,和研發(fā)預(yù)防HIV感染的疫苗。值得一提的是,除了集中精力尋找科學(xué)的解決方法,我們還必須盡力做出更大的改變[7]。通過向HIV/AIDS患者提供可靠的信息,以及對大眾進(jìn)行關(guān)于病毒的科普,我們最終會在全世界范圍內(nèi)成功控制它的流行,降低死亡率。
我還樂意分享我對于挑戰(zhàn)的觀點。我在科研生涯中最享受的是我所面對的挑戰(zhàn)。挑戰(zhàn)總會讓你懷疑自己。在研究中,你永遠(yuǎn)無法保證你所采集數(shù)據(jù)的有效性,所以你必須要驗證數(shù)據(jù),重復(fù)實驗,確保結(jié)果可以復(fù)現(xiàn)。另外,如果你獲得的結(jié)果不符合預(yù)期,你可能需要改變研究策略,有時還要改變假設(shè)。我覺得從事科學(xué)就像和自己做游戲,你在其中不斷地挑戰(zhàn)自己,改變自己的想法。如果你選擇科研道路,我建議你學(xué)會感激意外,因為這是科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程中很自然的部分。另外,對于那些對生命科學(xué)和臨床研究有興趣的人,我要強調(diào)去接觸醫(yī)生和患者是很重要的,這樣你不僅能接觸到實驗室工作,還能接觸到現(xiàn)實世界的挑戰(zhàn)。這是我研究HIV/AIDS生涯中的決定因素。
最后,對于所有未來的女科學(xué)家,我要以樂觀的方式結(jié)束本文。當(dāng)我在20世紀(jì)70年代開始科研事業(yè)時,女科學(xué)家的處境相比現(xiàn)在要艱難得多。作為一個女學(xué)生,我被告知沒有機會獲得巴斯德研究所的研究職位。最終,我在法國國家健康與醫(yī)學(xué)研究院(INSERM)獲得了一個職位,并在巴斯德研究所工作了大約40年,直到幾年前退休。如今,巴斯德研究所有大約50位女教授,而我剛加入時只有5位。你可以從中看到過去50年的進(jìn)步。但是,為了推進(jìn)女性在科研領(lǐng)域的發(fā)展,還有很多事情需要做。作為女科學(xué)家,我們尤其需要互相支持,共同為實現(xiàn)科研領(lǐng)域的完全平等而努力。我相信在未來幾年,我們在這個方向會看到更多積極的改變。
名詞釋義:
IMMUNE SYSTEM 免疫系統(tǒng)
保護身體抵御細(xì)菌、病毒等病原體攻擊的系統(tǒng)。
PANDEMIC 流行病
當(dāng)一種疾病傳播范圍超過一塊大陸,感染者數(shù)量眾多的時候,就稱之為流行病。
OPPORTUNISTIC INFECTIONS 機會性感染
當(dāng)HIV感染者免疫系統(tǒng)受損的時候,一些感染性疾病就會乘虛而入。這類感染通常是導(dǎo)致艾滋病患者死亡的原因。
DISCRIMINATION 歧視
基于人們所屬的區(qū)別于主流的群體或類別,對其進(jìn)行不公正的對待。
RETROVIRUS 逆轉(zhuǎn)錄病毒
通常的轉(zhuǎn)錄過程是利用DNA合成RNA,而這類病毒利用RNA合成DNA拷貝,并將其插入宿主細(xì)胞的DNA中,所以稱為逆轉(zhuǎn)錄病毒。
REVERSE TRANSCRIPTASE 逆轉(zhuǎn)錄酶
逆轉(zhuǎn)錄病毒用于從RNA合成DNA的酶。通過檢測細(xì)胞中的逆轉(zhuǎn)錄酶,可判斷細(xì)胞是否受到了逆轉(zhuǎn)錄病毒的感染。
ANTIRETROVIRAL THERAPY 抗逆轉(zhuǎn)錄病毒療法
治療HIV感染的藥物療法,包含多種能夠抑制HIV病毒復(fù)制能力的化學(xué)成分。
STEM CELLS 干細(xì)胞
未成熟的細(xì)胞,可分化為其他類型的細(xì)胞,如肌肉細(xì)胞、腦細(xì)胞、肝細(xì)胞等等。
翻譯對照表:
Luc Montagnier 呂克·蒙塔尼
Institut Pasteur 巴斯德研究所
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致謝:
感謝Noa Segev的采訪和共同撰稿,感謝Sharon Amlani繪制插圖。
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