神秘的CCR5變異:如何讓某些人免疫於艾滋病?

在全球範圍內,一小部分人類展現出對於艾滋病病毒(HIV)的自然抵抗力,這一現象主要歸因於CCR5基因的變異。根據估計,這類具有某種形式抵抗能力的人口比例不足10%。這一神秘的CCR5變異引發了科學家對於遺傳學和免疫系統的深入探討。

1994年,史蒂芬·克羅恩(Stephen Crohn)成為首位在所有測試中均顯示完全抵抗HIV的人,即便其伴侶都是HIV陽性。

克羅恩的抵抗能力來自於其血液中缺少CCR5受體,這使得HIV無法感染白血球表面的CD4細胞。這種變異被稱為delta 32變異,它與一些在接觸HIV後仍未感染的人群有關,例如部分HIV陽性母親的子女、公共衛生官員及性工作者。在2000年代初,研究人員在肯尼亞內羅畢發現一小組性工作者,估計每年與60至70名HIV陽性客戶發生性行為,但他們並未顯示出感染跡象。這一發現令科學家懷疑是否存在其他遺傳因素導致對HIV的抵抗。

但是,一些性工作者最終發現感染了HIV,這使得牛津大學的研究者莎拉·羅蘭-瓊斯認為,持續接觸HIV是維持免疫力的必要條件。

CCR5缺失與免疫

CCR5,又稱C-C化學趨化因子受體五,是白血球表面的一種蛋白質,與免疫系統密切相關。許多HIV病毒株利用CCR5作為進入宿主細胞的共受體。某些人攜帶CCR5-Δ32突變,這種突變可以保護他們免受這些HIV毒株的感染。這一突變在特定人群中被遺傳,導致CCR5基因的一部分缺失,並使它們不易感染M型HIV-1。

TNPO3突變的發現

2019年,研究顯示TNPO3的突變與HIV-1的自然抵抗力有關,該突變同時也會導致1F型肢帶肌肉萎縮症(LGMD1F)。TNPO3在病毒進入感染細胞的過程中是重要的。來自一個受此病症影響的家庭的血液樣本顯示對HIV有抵抗力,這使科學家們重新評估了HIV的傳播機制。

CCR5Δ32突變能阻止利用CCR5受體的病毒株進入宿主細胞,而TNPO3的突變則阻止CXCR4受體,對不同的HIV-1毒株均能產生效果。

細胞毒性T淋巴細胞的作用

細胞毒性T淋巴細胞(CTLs)在持續接觸病毒的情況下,能對HIV提供保護反應。在內羅畢的性工作者中,研究發現他們的CTLs存在於生殖道黏液中,有效防止HIV在異性戀傳播中的擴散。儘管這提供了一種保護,但CTLs在接觸HIV的中斷後會失去效力,這使得CTLs可能只是其他對HIV抵抗的基因指標,如在陰道液體中有的免疫球蛋白A反應。

非人類的非洲猿類

在非洲國家,黑猩猩發現其發展艾滋病的速度遠比人類緩慢。這一現象不是因為它們能更有效地控制該病毒,而是因為其身體內缺少有助於HIV進展為艾滋病的組織。黑猩猩的CD4 T細胞及需激活的免疫成分的缺乏使得HIV在其體內不易擴散。

創造基因抵抗的可能性

儘管抗逆轉錄病毒療法(ART)已經減緩了HIV在患者中的進展,但通過幹細胞研究的基因療法也展現了對HIV的抵抗潛質。其中一種遺傳改造方法是操縱造血幹細胞,將HIV基因替換為附著於染色體的工程顆粒,以形成阻止HIV融合宿主細胞的肽。另一種方法是透過鋅指核酸酶(ZFN)的釋放來特定識別DNA的部分,在雙螺旋中產生斷裂,這可針對CCR5以刪除該蛋白,阻止感染擴散。

目前,maraviroc(MVC)是一種藥物,通過與CCR5顆粒結合來阻止HIV進入細胞,它已被批准使用於多國。

儘管delta變異在特定人群中顯示出對HIV的抵抗力,但在其他人群中卻效果甚微。這使得我們探索下一步的免疫增強基因療法的可能性,並促使人們思考,未來是否能找到新的方式來對抗艾滋病這一全球性挑戰?

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