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一方面,学术期刊急于想刊发不同凡响论文。
此外,它还应该涵盖良性肿瘤与恶性肿瘤的概念。FDA还批准了多个VEGF受体2(VEGFR2)抑制剂和受体酪氨酸激酶抑制剂用于各种类型的肿瘤治疗,似乎呈现出一派欣欣向荣的喜人景象,但疗效如何仍须拭目以待。
过去认为,肿瘤的起因是癌基因被活化或抑癌基因被钝化。肿瘤异质性来自环境因素分布及作用的不均一性与基因突变的随机性。然而,迄今为止对于肿瘤细胞的起源仍无定论,而肿瘤异质性的确认并未降低肿瘤治疗的难度。2010年美国食品药品监督管理局(FDA)批准开展一项称为Provenge(sipuleucel-T)的免疫细胞治疗临床试验,用于前列腺癌治疗,但该疗法未缩小肿瘤体积,病人生存期仅延长4个月。有些标记则是先肯定而后否定,如脑瘤的CD133、黑素瘤的CD271、乳腺癌的CD44等。
如果不清除肿瘤干细胞,即使经过化疗消灭了大部分肿瘤细胞,最终还是会复发和转移,并对化疗产生耐药性。错配修复异常——碱基错配及重复序列插入和缺失修复必需的MSH2和MLH1基因缺陷将导致多发性突变和随体(微卫星)不稳定。Nabel目前是著名疫苗生产厂家赛诺菲公司(Sanofi)的首席科学官,他非常乐观地认为季节性流感疫苗剩下的日子已经不多了,他认为他们有能力让免疫系统按照他们的要求行事。
更加令人吃惊的是,他们在论文中还详细描述了HIV病毒的抗原表位(epitope)。另外,疫苗研究人员也慢慢对抗体失去了兴趣,将更多的精力放在了如何刺激杀伤T细胞上面。从头再来不过两个事件彻底扭转了bNAb研究的局面。不论是体外试验还是小鼠动物试验都发现,这种bNAb抗体能够中和H5N1和H1N1这两种流感病毒。
如果该计划获得成功,将会给屡战屡败的HIV疫苗开发工作带来极大的信心,并可能帮助科学家们设计出一种能够彻底终结艾滋病的秘密武器。在很短的时间内,bNAb就成为了最热门的研究项目,不仅仅在HIV研究领域如此,在整个免疫学研究领域都是这样。
2006年,国际艾滋病免疫项目(International AIDS Vaccine Initiative, IAVI)启动了一个新的计划,他们要在全世界范围内寻找抗击HIV病毒的新卫士,不过这是一种非常罕见的分子,他们的目标是能够与所有已知HIV毒株结合的全能抗体。很多科学家都认为,要开发出一款能够刺激机体产生这种bNAb抗体的疫苗实在是太难了。他们的方法是先扩增出抗体编码基因,然后将这些基因转到病毒载体里,表达出大量的抗体。Nussenzweig等人在2010年9月30日发表在《自然》(Nature)杂志的那篇论文中是这么解释的,这些突变让bNAb抗体的亲和力变得更强。
奥地利维也纳应用微生物学研究所(Institute of Applied Microbiology in Vienna)的Hermann Katinger带领他的课题组发现有两种bNAb能够与HIV病毒的gp41蛋白(这是一种跨膜蛋白,与gp120蛋白结合)发生作用,也能对多种HIV病毒起到中和作用。因为不能去掉头部,否则血凝素蛋白就会解体。于是Haynes等人推测,是否可以用这株初始病毒的gp120蛋白做疫苗,刺激B细胞生成bNAb抗体。某些抗体也能够与gp120蛋白结合,从而起到中和作用,阻止HIV病毒进入CD4+ T细胞。
比如麻疹病毒(Measles virus)发生抗原变异的机会就非常少,所以能够针对一种麻疹病毒的疫苗基本上就足以预防其它麻疹病毒了。哪怕是和HIV病毒一样都属于RNA病毒,而且突变速度也一样的脊髓灰质炎病毒(polio)也都能够用源自3种不同毒株的抗原混合疫苗克制住。
可是流感病毒的血凝素蛋白老是在突变,而且突变的速度非常快,所以我们接种一次疫苗产生的抗体很快就失效了,不能对付新出现的突变病毒。在这个成熟过程当中,多个不同的抗原表位可以同时在多个不同的位点刺激抗体成熟。
图中就是Scripps研究院的Dennis Burton,他手里拿着的就是他发现的一种bNAb抗体的三维立体模型。第一个事件就是一直以来都非常高调的T细胞疫苗终于失败了(Science, 10 September 2004, p. 1545 和5 October 2007, p. 28)。2009年至今,科学家们已经新发现了50多种HIV bNAb抗体,其中有好几个都比G计划组发现的那两个抗体要好得多。可是这种bNAb抗体对已经感染了HIV病毒的人帮助不大,因为已经太迟了,如果大量的组织和细胞都已经被病毒侵入,那么这么一点bNAb抗体是起不到太大作用的。由于血凝素蛋白成群的聚集在流感病毒表面,将血凝素蛋白的主干都掩埋起来了,所以免疫系统很难接触到这些主干,也就很难形成bNAb抗体。有了这些结构图,科学家们就可以准确地确定抗体与病毒相互作用的机制,也能够清楚为什么有些抗体就没有那么强的中和作用。
既然大自然能够制造这么多次,我们肯定也能够成功的复制一次。这些话也许听起来让人觉得不可思议,但是如果免疫学家们攻克了一个难关,那么这一切就真的有可能成为现实。
第二件事就得感谢G计划等一干类似的科研项目,由于他们的努力,bNAb抗体的数量有了大幅度的提升。因此不论是天然的免疫反应,还是传统的疫苗都无法有效地控制HIV病毒。
可是实验结果如何我们谁的心里都没底。一辈子只需要接种一次的流感疫苗再也不用每年都打一次流感疫苗了。
Nabel等人用一种人造的、可以自我组装的纳米颗粒材料铁蛋白(ferritin)表达出了非天然结构的血凝素蛋白,暴露出了血凝素蛋白的主干结构。Lanzavecchia的课题组就发现过能够与所有血凝素蛋白主干部位结合的抗体,这一发现于2011年的8月12日发表在了《科学》杂志上。这就是一场发生在HIV病毒与人体免疫系统之间的军备竞赛。即便bNAb抗体技术冲破了上面所有这些障碍,我们也需要再花费好几年的时间来验证bNAb抗体的效果和安全性。
这一发现也提示我们,HIV病毒上面可能不止一个阿喀琉斯之踵。Baltimore在加州理工学院(California Institute of Technology in Pasadena)的实验室也在尝试通过对干细胞进行改造的方法获得bNAb,不过他自己对前景也不太看好。
IAVI是美国纽约的一家非营利机构,他们给这个看起来似乎是不可能完成的任务起了一个非常恰当的名字,叫做G计划(Protocol G)。这就让抗体很难与HIV病毒结合,只有每一个Y字形的抗原识别结构域都与这种三聚体结合之后抗体才能牢牢地抓住HIV病毒。
所以,G计划团队决定找出更多的bNAb。结构生物学家们用清晰的分子结构图向我们展示了G计划课题组发现的两个bNAb抗体,以及疫苗研究中心(Vaccine Research Center)发现的一个bNAb抗体与HIV病毒的gp120蛋白结合的具体情况。
该结论于1993年的11月12日发表在了《科学》杂志的第980页上。他们选择了一种功能很强大的bNAb抗体下手,根据遗传建模方法预测出了这种抗体最开始的样子。与头部结构不同,血凝素蛋白刺突结构的主干部分不容易发生突变,所以这是bNAb抗体结合的主要部位。与Haynes的方法不同,Burton和Schief等人并不想手把手地教会免疫系统如何产生bNAb抗体。
这两种抗体的特别之处在于他们能够与目前已经发现的162种HIV毒株中70%以上的病毒结(中)和,抑制病毒感染,哪怕是极低的用量都能够达到这种神奇的效果。我们也慢慢发现,我们的小圈子也发生了彻底的改变。
有好几个实验室都在研究HIV与免疫系统之间错综复杂的关系,了解bNAb的产生机理,因为科学家们也希望能够模拟体内的这种免疫反应,有朝一日用一种无害的HIV病毒作为抗原,也就是疫苗,刺激机体产生保护性的bNAb。因此疫苗开发者们每年都得调整一次配方,针对当年的流行病毒株设计出新款疫苗。
gp120蛋白是HIV病毒表面三聚体(trimer)当中的组份之一。当时他们正在对一个gp120蛋白文库进行筛选工作,结果找到了一个既能够与原始抗体结合,又能够与成熟的bNAb抗体结合的gp120蛋白。
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