最经典的慢病毒——HIV(艾滋病毒)

今天介绍的是最经典的慢病毒——艾滋病毒(人免疫缺陷病毒),也就是HIV。


简介
人类免疫缺陷病毒(HIV)是感染人类的慢病毒(Lentivirus),随着时间的流逝,它们会导致获得性免疫缺陷综合症(AIDS)。在这种情况下,免疫系统的逐步衰竭会使威胁生命的机会性感染和癌症得以发展,未经治疗,根据HIV亚型,估计HIV感染后的平均生存时间为9至11年。在大多数情况下,HIV是一种X传播病毒,通过与血液,射X前,X液和**液的接触或转移而发生。 研究表明(对于同性和异性夫妇),如果HIV阳性配偶始终检测不到病毒载量,则无法通过无**套的X交传播HIV。在怀孕期间,分娩过程中,通过接触血液或**液以及通过母乳,可能会从受感染的母亲到婴儿发生非X传播。在这些体液中,HIV以游离病毒颗粒和被感染的免疫细胞内的病毒形式存在。
HIV感染人类免疫系统中的重要细胞,例如T细胞(特别是CD4+T细胞)、巨噬细胞和树突状细胞。HIV感染通过多种机制导致CD4+T细胞水平低下,包括流产感染的T细胞的热解,未感染旁观者细胞的凋亡,直接病毒杀死感染的细胞以及杀死感染的CD4+T细胞。 通过识别感染细胞的CD8+T细胞进行。当CD4 +T细胞数量下降到临界水平以下时,细胞介导的免疫力就会丧失,人体逐渐变得更容易受到机会性感染的影响,从而导致AIDS的发展。
病毒的特征

HIV是慢病毒家族的成员,是慢病毒的代表毒株。慢病毒具有许多共同的形态和生物学特性,许多物种被慢病毒感染,慢病毒特征在于病毒感染可导致具有超长潜伏期的疾病。慢病毒以拥有包膜的正义RNA病毒的形式传播。进入靶细胞后,病毒RNA基因组被病毒编码的逆转录酶逆转录成双链DNA,并与病毒颗粒中的病毒基因组一起运输。 然后,将所得的病毒DNA导入细胞核,并通过病毒编码的酶,整合酶和宿主辅因子整合到细胞DNA中。一旦整合,病毒可能会潜伏,使病毒及其宿主细胞在不确定的时间内避免被免疫系统检测到。在初次感染后,HIV病毒可在人体中保持长达十年的休眠状态; 在此期间,病毒不会引起症状。HIV可以转录整合的病毒DNA,使用宿主细胞资源产生新的RNA基因组和病毒蛋白,将其包装并从细胞中释放出来,作为新的病毒颗粒,重新开始复制循环。
已经鉴定出两种类型的HIV:HIV-1和HIV-2。 HIV-1是最初发现的病毒,被称为淋巴结病相关病毒(LAV)和人T淋巴细胞白血病病毒3(HTLV-3),HIV-2曾经被称为人T淋巴细胞白血病病毒4(HTLV-4)。HIV-1比HIV-2更具毒性和感染性,并且是导致全球大多数HIV感染的原因。与HIV-1相比,HIV-2的传染性较低,这意味着每次暴露都会感染HIV-2的人较少。 由于其传播能力相对较差,HIV-2主要限于西非。
附带一提,HTLV-3和HTLV-4于2005年在喀麦隆农村被发现,据推测是通过咬伤和抓伤从猴子传播给猴子猎人。
HTLV-3与STLV-3(猴T细胞白血病病毒3)结构相似,有很多菌株,表达GAG、POL、ENV等多种病毒蛋白。
HTLV-4与大猩猩体内的STLV-4(猴T细胞白血病病毒4)基本相同。
尚不清楚HTLV-3或HTLV-4人类之间已经发生传播,就连是否会引起疾病,也是一个谜。
由于HIV-1曾经被称为HTLV-3, HIV-2曾经被称为HTLV-4,加拿大的一项大型研究记录了医护人员之间的混淆:医生订购的HTLV检测中有90%以上实际上是用于HIV检测的。
病毒形态学





HIV外形为球状,直径约为120nm,是红细胞的1/60。它由两份完全相同的正义RNA组成,其编码病毒的九个基因。HIV是慢病毒家族的成员,其正义RNA被一个由1560个病毒蛋白p24组成的冰激凌锥状衣壳包围——这是慢病毒(Lentivirus)家族的典型特征。正义RNA与核衣壳蛋白,p7和病毒体发育所需的酶(如逆转录酶,蛋白酶,RnaseH和整合酶)紧密结合。 由病毒蛋白p17组成的基质围绕衣壳,可确保病毒粒子的完整性。
HIV被病毒包膜包围,当新形成的病毒颗粒从细胞中出芽时,病毒包膜由从人宿主细胞的膜上获取的脂质双层构成。 病毒包膜包含来自宿主细胞的蛋白质和相对较少的HIV包膜蛋白副本,由一个由称为糖蛋白gp120的三个分子组成的帽和一个由三个将gp41锚定的gp41分子组成的茎组成,该结构进入病毒膜。由HIV ENV基因编码的包膜蛋白可使病毒附着在靶细胞上,并使病毒包膜与靶细胞的膜融合,从而将病毒内容物释放到细胞中并启动感染周期。
包膜蛋白是病毒表面的唯一病毒蛋白,是HIV疫苗工作的主要目标。三聚体包膜峰的质量的一半以上是N-连接的聚糖。 由于聚糖保护了潜在的病毒蛋白不受抗体中和,因此密度很高。 这是已知的最稠密的糖基化分子之一,其密度足够高,可以防止内质和高尔基体生物合成过程中聚糖的正常成熟过程。因此,大多数聚糖因未成熟的“高甘露糖”聚糖而停滞,通常不存在于分泌或存在于细胞表面的人糖蛋白上。异常的加工和高密度意味着迄今为止(从感染了数月至数年的一部分患者中)已鉴定出的几乎所有广泛中和的抗体都结合或适应了这些包膜聚糖。
现在已经通过X射线晶体学和低温电子显微镜确定了病毒刺突的分子结构。 通过在gp41中引入亚单位间二硫键和异亮氨酸向脯氨酸突变(氨基酸的自由基置换),开发出稳定的病毒峰重组形式,使得结构生物学的这些进步成为可能。所谓的SOSIP三聚体不仅可以复制天然病毒刺突的抗原特性,而且还可以显示出与天然病毒相同程度的未成熟聚糖。重组三聚体病毒峰是有前途的疫苗候选者,因为它们显示出比重组单体gp120更少的非中和性表位,而重组单体gp120可抑制对目标表位的免疫反应。
病毒基因组

正义RNA基因组至少由七个结构标志(LTR,TAR,RRE,PE,SLIP,CRS和INS)和九个基因(GAG,POL,ENV,TAT,REV,NEF,VIF,VPR与VPU, 现在发现第十个基因ASP,它是病毒DNA的反向转录,编码第10种蛋白质)。 这些基因中的三个:GAG,POL和ENV,包含制造新病毒颗粒的结构蛋白所需的信息。例如,ENV编码一种称为gp160的蛋白质,该蛋白质被细胞蛋白酶切割,形成gp120和gp41。 剩下的六个基因:TAT,REV,NEF,VIF,VPR和VPU(HIV-2中多一个VPX)是蛋白质的调节基因,这些蛋白质控制HIV感染细胞的能力,产生新的病毒拷贝,或引起疾病。
TAT蛋白是LTR启动子的转录反式激活因子,通过结合TAR RNA元件起作用。TAR也可以加工成调控凋亡基因ERCC1和IER3的微小RNA。REV蛋白通过与RRE RNA元件结合,参与从核和细胞质穿梭的RNA。VIF蛋白阻止了APOBEC3G(一种在ssDNA中将胞苷脱氨为尿苷或干扰逆转录的细胞蛋白)。VPR蛋白在G2/M处阻止细胞分裂。NEF蛋白下调CD4(主要病毒受体)以及MHC-I类和II类分子。
NEF还与SH3域交互。VPU蛋白(p16)影响被感染细胞释放新病毒颗粒。HIV正义RNA的每条链的末端均包含一个称为长末端重复序列(LTR)的RNA序列。LTR中的区域充当控制新病毒产生的开关,并且可以被HIV或宿主细胞的蛋白质触发。Psi元件参与病毒基因组包装,并被GAG和REV蛋白识别。SLIP元件(cDNA:TTTTTT/正义RNA:UUUUUU)参与了构成功能POL所需的GAG-POL阅读框中的移码。
HIV的细胞嗜性

HIV可以感染各种免疫细胞,例如CD4+T细胞,巨噬细胞和小胶质细胞。HIV-1进入巨噬细胞和CD4+T细胞是通过病毒颗粒包膜糖蛋白(gp120)与靶细胞膜上的CD4分子以及趋化因子共受体的相互作用介导的。
HIV-1的巨噬细胞嗜性(M-tropic)菌株或非合胞体诱导菌株(NSI,现称为R5病毒)使用β趋化因子受体CCR5进入,因此能够在巨噬细胞和CD4+T细胞中复制。几乎所有的主要HIV-1分离株都使用该CCR5共同受体,而与病毒遗传亚型无关。 实际上,巨噬细胞在HIV感染的几个关键方面起着关键作用。 当患者体内的CD4+细胞耗尽时,它们似乎是最早被HIV感染的细胞,并且可能是HIV产生的来源。 巨噬细胞和小胶质细胞是中枢神经系统中被HIV感染的细胞。 在感染了HIV的患者的扁桃体和腺样体中,巨噬细胞融合到产生大量病毒的多核巨细胞中。
HIV-1的T细胞嗜性或合胞体诱导品系(SI,现在称为X4病毒)在原代CD4+T细胞以及巨噬细胞中复制,并使用α-趋化因子受体CXCR4进入。
双嗜性HIV-1菌株被认为是HIV-1的过渡菌株,因此能够使用CCR5和CXCR4作为病毒进入的共受体。
CXCR4的配体α趋化因子SDF-1抑制T型HIV-1分离株的复制。 它通过下调HIV靶细胞表面CXCR4的表达来实现。仅使用CCR5受体的HIV-1分离株称为R5;仅使用CXCR4的HIV-1称为X4,同时使用两者的HIV-1被称为X4R5。 然而,仅使用共受体不能解释病毒的嗜性,因为并非所有的R5病毒都能够在巨噬细胞上使用CCR5进行生产性感染,HIV也可以感染亚种的髓样树突状细胞。当CD4+T细胞数量降至极低水平时,可能构成维持感染的库。
有些人对某些HIV病毒株有抵抗力。例如,具有CCR5-Δ32突变的人对R5病毒的感染具有抵抗力,因为该突变使HIV无法与该共受体结合,从而降低了其感染靶细胞的能力。
X交是HIV传播的主要方式。 X4和R5型HIV都存在于X液中,这使得该病毒可以从男性传播到其性伴侣。 然后,病毒体可以感染许多细胞靶标并传播到整个生物体内。 但是,选择过程导致R5病毒主要通过该途径传播。在感染了B型HIV-1亚型的患者中,晚期疾病和T-tropic变体中常常存在共受体转换,可以通过CXCR4感染多种T细胞。这些变体随后会以高毒力复制,从而导致T细胞快速耗竭,免疫系统崩溃以及标志着AIDS出现的机会性感染。HIV阳性患者获得了广泛的机会感染,在开始进行HAART治疗之前这尤其成问题; 然而,据报道,在抗逆转录病毒疗法开始后进行死后检查的HIV感染患者中,发生了相同的感染。因此,在感染过程中,病毒适应CXCR4而不是CCR5的使用可能是艾滋病发展的关键步骤。 许多有关B型亚型感染者的研究表明,有40%至50%的AIDS患者可以携带SI病毒,并推测其带有X4表型。
HIV-2的致病性远低于HIV-1,并且在全球范围内都局限于西非。HIV-2对“辅助基因”的采用及其辅助受体使用的混杂模式(包括CD4独立性)可能有助于病毒适应性避免宿主细胞中存在的先天限制因子。适应使用正常的细胞机器以实现传播和生产性感染也有助于在人类中建立HIV-2复制。 任何传染原的生存策略都不是杀死其宿主,而是最终成为共生生物。 在实现低致病性后,随着时间的推移,将选择在传播方面更成功的变体。
病毒的复制


HIV病毒粒子通过其表面的糖蛋白吸附至靶细胞上的受体,然后将病毒包膜与靶细胞膜融合并将HIV衣壳释放到细胞中,从而进入巨噬细胞和CD4+T细胞。

进入细胞的过程是通过HIV病毒包膜上的三聚体包膜复合物(gp160刺突)与靶细胞表面上的CD4和趋化因子共受体(通常为CCR5或CXCR4,但已知其他相互作用)共同作用开始的。 Gp120与激活LFA-1的整合素α4β7结合,LFA-1是参与病毒突触建立的中央整合素,可促进HIV-1在细胞间的有效传播。gp160峰含有CD4和趋化因子受体的结合域。




融合的第一步涉及gp120的CD4结合域与CD4的高亲和力连接。 一旦gp120与CD4蛋白结合,包膜复合物就会发生结构变化,从而暴露gp120的趋化因子受体结合域,并使它们与靶趋化因子受体相互作用。这样可以实现更稳定的两叉式附着,从而使N端融合肽gp41穿透细胞膜。然后,gp41,HR1和HR2中的重复序列相互作用,导致gp41的细胞外部分塌陷成发夹状。 这种环结构使病毒和细胞膜紧密结合在一起,从而使膜融合并随后进入病毒衣壳。
HIV与靶细胞结合后,将HIV RNA和各种酶(包括逆转录酶,整合酶,核糖核酸酶和蛋白酶)注入细胞。在基于微管的细胞核运输过程中, 病毒的单链RNA基因组被转录成双链DNA,然后整合到宿主染色体中。
HIV可以通过CD4-CCR5途径感染树突状细胞(DC),但也可以使用另一种使用甘露糖特异性C型凝集素受体的途径,例如DC-SIGN。DC是病毒在X传播过程中遇到的最早的细胞之一。 目前,它们被认为是通过DC将粘膜中的病毒捕获而将HIV传播给T细胞而发挥重要作用。人们普遍认为,神经元中天然存在的FEZ-1的存在可以防止HIV感染细胞。

长期以来,人们一直认为HIV-1的进入以及许多其他逆转录病毒的进入仅在细胞膜上发生。 然而,近来,也已经报道了pH依赖性,网格蛋白介导的HIV-1内吞作用引起的生产性感染,并且最近被认为是生产性进入的唯一途径。

病毒衣壳进入细胞后不久,一种叫做逆转录酶的酶从附着的病毒蛋白中释放出了正义的单链RNA基因组,并将其复制到互补的DNA(cDNA)分子中。逆转录的过程极易出错,产生的突变可能引起耐药性或使病毒逃避人体的免疫系统。 逆转录酶还具有在合成cDNA时降解病毒RNA的核糖核酸酶活性,以及从反义cDNA产生有义DNA的依赖DNA的DNA聚合酶活性。cDNA及其补体一起形成双链病毒DNA,然后将其转运到细胞核中。 病毒DNA整合入宿主细胞的基因组是由另一种称为整合酶的病毒酶完成的。
然后,整合的病毒DNA可能在HIV感染的潜伏期处于休眠状态。要主动产生该病毒,需要存在某些细胞转录因子,其中最重要的是NF-κB(核因子κB),当T细胞被激活时,该因子会被上调。这意味着那些最有可能被HIV靶向,进入并随后被杀死的细胞是那些积极抵抗感染的细胞。
在病毒复制过程中,整合的DNA前病毒被转录为RNA,然后对其中的一些进行RNA剪接以产生成熟的信使RNA(mRNA)。 这些mRNA从细胞核输出到细胞质,然后被翻译成调节蛋白Tat(促进新病毒的产生)和Rev。随着新产生的Rev蛋白的产生,它移到细胞核,并与全蛋白结合。 长度,未剪接的病毒RNA拷贝,并使其离开细胞核。这些全长RNA中的某些充当病毒基因组的新副本,而其他全长充当被翻译以产生结构蛋白Gag和Env的mRNA。Gag蛋白与病毒RNA基因组的拷贝结合,将它们包装成新的病毒颗粒。
HIV-1和HIV-2的RNA包装似乎有所不同:HIV-1将与任何适当的RNA结合,HIV-2将优先结合用于创建Gag蛋白本身的mRNA。
基因重组
每个HIV-1颗粒中都包裹有两个正义RNA,逆转录酶催化感染和复制后,两个基因组之间可能发生重组。重组发生在单链正义RNA基因组被逆转录形成DNA时。 在逆转录过程中,新生的DNA可以在病毒RNA的两个拷贝之间多次切换。 这种重组形式称为复制选择。 重组事件可能在整个基因组中发生。 每个复制周期中,每个基因组可能发生2至20个重组事件,这些事件可以迅速改组从亲本基因组传给子代基因组的遗传信息。
病毒重组产生的遗传变异可能有助于抵抗抗逆转录病毒疗法的发展。原则上,重组也可能有助于克服宿主的免疫防御。 然而,为了实现遗传变异的适应性优势,包装在单个感染病毒颗粒中的两个病毒基因组必须来自具有不同遗传组成的单独祖先亲本病毒。 尚不清楚这种混合包装在自然条件下多久发生一次。
Bonhoeffer等人提示逆转录酶的模板转换是修复单链RNA基因组断裂的修复过程。 此外,Hu和Temin提出重组是一种修复RNA基因组损伤的适应方法。 通过逆转录酶进行链切换(复制选择重组)可以从两个受损的单链RNA基因组拷贝中生成基因组DNA的未损坏拷贝。 这种重组在HIV中的适应性优势的观点可以解释为什么每个HIV颗粒都包含两个完整的基因组,而不是一个。 此外,重组是修复过程的观点暗示了修复的益处可以在每个复制周期中发生,并且无论两个基因组在遗传上是否不同,这种益处都可以实现。 鉴于HIV的重组是一个修复过程,重组变异的产生将是模板转换发展的结果,而不是原因。
HIV-1感染导致慢性炎症和活性氧的产生。因此,HIV基因组可能容易受到氧化损伤,包括单链RNA断裂。 对于HIV以及一般而言,对于病毒来说,成功的感染取决于克服宿主防御策略,该策略通常包括产生破坏基因组的活性氧。 因此,Michod等人说,病毒重组是修复基因组损伤的一种适应方法,重组变异是一种副产物,可以提供单独的好处。
病毒的组装与释放
病毒循环的最后一步是组装新的HIV-1病毒颗粒,始于宿主细胞的质膜。Env蛋白(gp160)穿过内质网,并被转运到高尔基体,在那里被弗林蛋白酶切割,产生两种HIV包膜糖蛋白gp41和gp120。这些被转运到宿主细胞的质膜,在那里gp41将gp120锚定到被感染细胞的膜上。 随着形成的病毒粒子开始从宿主细胞中萌芽,Gag(p55)和Gag-Pol(p160)蛋白也与质膜的内表面以及HIV基因组RNA结合在一起。由于仍需要将Gag蛋白切割成基质、衣壳和核衣壳蛋白,因此出芽的病毒体仍未成熟。这种切割是由包装的病毒蛋白酶介导的,并且可以被蛋白酶抑制剂类的抗逆转录病毒药物抑制。 然后组装各种结构成分以产生成熟的HIV病毒粒子。然后只有成熟的病毒体才能感染另一个细胞。
全身感染
病毒粒子感染细胞的经典过程可以称为“无细胞传播”,以区别于最近被认可的“细胞间传播”过程。在无细胞扩散中,病毒颗粒从受感染的T细胞中萌芽,进入血液或细胞外液,然后在偶然相遇后感染另一个T细胞。HIV还可以通过细胞间传播的过程从一个细胞直接传播到另一个细胞来传播,对此已描述了两种途径。 首先,被感染的T细胞可以通过病毒突触将病毒直接传播到目标T细胞。其次,抗原呈递细胞(APC),例如巨噬细胞或树突状细胞,可以通过涉及生产性感染(对于巨噬细胞而言)或病毒粒子反式捕获和转移的过程将HIV传播至T细胞。 树突状细胞的情况,无论采用哪种途径,据报道通过细胞间转移感染都比无细胞病毒传播更为有效。许多因素有助于提高效率,包括极化病毒向细胞间接触部位发芽,细胞紧密并置,从而使病毒体的液相扩散最小化,以及HIV进入受体在靶细胞上向聚集接触区。人们认为,在CD4+T细胞密集且可能频繁相互作用的淋巴组织中,细胞之间的传播特别重要。活体内影像学研究支持了体内HIV突触的概念。尽管有抗逆转录病毒疗法,HIV仍可利用许多传播机制促进病毒的不断复制。
基因突变
HIV与许多病毒的不同之处在于,它具有很高的遗传变异性。 这种多样性是其快速的复制周期的结果,每天可产生约10^10个病毒体,而且每个复制周期的每个核苷酸碱基的突变率约为3x10^-5,并且逆转录酶具有重组特性。
这种复杂的情况导致一天之内,一名感染病人会产生多种HIV变异。当单个细胞同时被两种或多种不同的HIV株感染时,这种变异性就更加复杂了。 当同时感染发生时,子代病毒粒子的基因组可能由来自两个不同菌株的RNA链组成。 然后,这种混合病毒体感染一个新细胞,并在其中进行复制。 发生这种情况时,逆转录酶通过在两个不同的RNA模板之间来回跳跃,将生成新合成的逆转录病毒DNA序列,该序列是两个亲本基因组之间的重组体。这种重组在子类型之间发生时最为明显。

紧密相关的猿猴免疫缺陷病毒(SIV)已进化为许多菌株,按自然宿主物种分类。 非洲绿猴(SIVagm)和黑猩猩(SIVsmm)的SIV毒株与其宿主具有悠久的进化历史。这些宿主适应了病毒的存在,在宿主血液中的含量很高,但仅引起轻度的免疫反应,不会引起猴艾滋病的发展,并且确实没有经历人类感染HIV的广泛突变和重组。
相反,当这些菌株感染不适应SIV的物种(“异源”或类似的宿主,如恒河猴或食蟹猕猴)时,动物会产生AIDS,并且该病毒会产生类似于人类HIV感染的遗传多样性。黑猩猩SIV(SIVcpz)是HIV-1的最亲近的遗传亲本,与它的自然宿主中死亡率上升和类似AIDS的症状有关。SIVcpz似乎是最近才传播给黑猩猩和人类,因此其宿主尚未适应该病毒。该病毒还丧失了大多数SIV中存在的Nef基因的功能。 对于非致病性SIV变体,Nef通过CD3标记抑制T细胞活化。 Nef在非致病性SIV中的功能是下调炎性细胞因子MHC-1的表达,并影响T细胞运输的信号。 在HIV-1和SIVcpz中,nef不能抑制T细胞活化,并且已经失去了这一功能。 没有这个功能,T细胞的消耗就更可能导致免疫缺陷。
根据包膜(Env)区域的差异,已鉴定出三类HIV-1:M、N和O。M组是最普遍的,根据整个基因组分为八个亚型(进化枝),在地理上是不同的。最普遍的是亚型B(主要在北美和欧洲发现),A和D(主要在非洲发现)和C(主要在非洲和亚洲发现)。 这些亚型在系统发育树中形成代表HIV-1 M组血统的分支。 与不同亚型的共感染产生循环重组形式(CRF)。 在对全球亚型患病率进行分析的最后一年,即2000年,全世界47.2%的感染为C型,A型/ CRF02_AG型为26.7%,B型为12.3%,D型为5.3%, CRF_AE占3.2%,其余5.3%由其他亚型和CRF组成。大多数HIV-1研究集中于B型。 很少有实验室关注其他亚型。根据2009年分离出的病毒,假设存在第四组“ P”。该菌株显然来自大猩猩SIV(SIVgor),该物种于2006年首次从西部低地大猩猩中分离出来。
HIV诊断

许多HIV阳性的人不知道自己感染了这种病毒。例如,2001年,非洲的性活跃城市人口中只有不到1%得到测试,而农村人口中这一比例甚至更低。此外,在2001年,只有0.5%的城市医疗机构孕妇接受了咨询,检测或检测结果。同样,在农村医疗机构中这一比例甚至更低。由于捐助者可能因此不了解其感染情况,因此常规检查了用于医学和医学研究的捐助者血液和血液制品是否感染了HIV。
最初使用酶联免疫吸附测定(ELISA)进行HIV-1测试,以检测针对HIV-1的抗体。 最初的ELISA结果无反应的标本被认为是HIV阴性,除非已再次接触受感染的伴侣或未知HIV状况的伴侣。 具有反应性ELISA结果的样品一式两份进行重新测试。如果任一重复测试的结果都是反应性的,则报告该样品为重复性反应,并通过更具体的补充测试[例如,聚合酶链反应(PCR),蛋白质印迹或较不常见的免疫荧光测定(IFA)进行确认性测试]。 只有通过ELISA反复反应且通过IFA或PCR呈阳性反应或通过Western blot呈反应性的标本才被视为HIV阳性,并指示HIV感染。 反复进行ELISA反应的标本有时会提供不确定的Western印迹结果,可能是感染者对HIV的抗体反应不完全,或者感染者没有特异性反应。
尽管在这些模棱两可的病例中可以使用IFA确认感染,但该测定法并未广泛使用。 通常,第二个样本应在一个多月后收集,并对具有不确定的蛋白质印迹结果的人进行重新测试。 核酸检测(例如病毒RNA或前病毒DNA扩增方法)虽然不那么普遍,但在某些情况下也可以帮助诊断。此外,由于样品数量少,一些测试样品可能无法提供结论性的结果。 在这种情况下,将收集第二个样本并进行HIV感染检测。
考虑到窗口期,现代HIV检测非常准确。 一次筛查测试在超过99%的时间内都是正确的。在低风险人群中,标准的两步测试方案中假阳性结果的可能性估计约为25万分之一。建议立即进行暴露后测试,然后在六个星期,三个月和六个月进行测试。
美国疾病控制与预防中心(CDC)的最新建议表明,HIV检测必须从针对HIV-1和HIV-2抗体以及p24抗原的免疫测定组合检测开始。 阴性结果排除了HIV暴露,而阳性结果则必须进行HIV-1 / 2抗体分化免疫测定,以检测存在哪些抗体。 这引起了四种可能的情况:
1. HIV-1(+)和HIV-2(-):检测到HIV-1抗体
2. HIV-1(-)和HIV-2(+):检测到HIV-2抗体
3. HIV-1(+)和HIV-2(+):同时检测到HIV-1和HIV-2抗体
4. HIV-1(-)或不确定和HIV-2(-):必须进行核酸检测以检测HIV-1的急性感染或不存在。
HIV治疗
HIV治疗方案通常包括使用多种抗逆转录病毒药物以控制HIV感染。 有几种类型的抗逆转录病毒药物作用于HIV生命周期的不同阶段。 使用作用于不同病毒靶标的多种药物被称为高效抗逆转录病毒疗法(HAART)。HAART可以减轻患者的HIV总负担,维持免疫系统的功能,并预防经常导致死亡的机会性感染。只要HIV阳性伴侣保持无法检测到的病毒载量,HAART还可以防止HIV在血清恶性同性伴侣和异性伴侣之间传播。
治疗是如此成功,以至于在世界许多地方,HIV已成为一种慢性病,在这种情况下,越来越少地发展成AIDS。 美国国家过敏和传染病研究所所长安东尼·福西(Anthony Fauci)写道:“有了现在的集体和果断行动,以及未来几年的坚定承诺,无AIDS的一代确实可以实现。” 在同一篇论文中,他指出,仅在2010年,抗逆转录病毒疗法就挽救了700000人的生命。正如《柳叶刀》杂志上的另一条评论所言:“临床医生现在正面临着一种慢性病的治疗,这种疾病在没有治愈方法的情况下将持续数十年,而不是应对急性的和可能威胁生命的并发症。”
基因工程应用
逆转录病毒一直是在基因治疗中使用病毒进行研究的基础,但是以HIV为首的慢病毒具有感染非分裂细胞的独特能力,因此具有广泛的潜在应用。慢病毒可以将其基因组整合到宿主种系的基因组中,从而使该病毒此后由宿主的后代遗传。 为了有效进行基因治疗,必须插入、改变或去除宿主细胞基因。 为此,科学家利用慢病毒的感染机制来实现基因治疗的理想结果。

HIV-1 VPR是HIV-1感染后表达的一种96个氨基酸组成的蛋白。它具有许多功能,包括诱导G2阻滞导致T细胞和其他人类细胞的凋亡。VPR能够在许多癌细胞株中诱导细胞周期阻滞和凋亡,包括一些肿瘤抑制基因和DNA修复基因缺陷的细胞。
VPR引起细胞凋亡并不依赖p53通路,后者在耐化疗和放疗的癌细胞系中常常发生突变。因p53突变而对化疗药有较强抗性的侵袭性肿瘤,对VPR引起的细胞调亡同样敏感。研究人员推测,VPR可能利用了多种癌症(包括成骨肉瘤、宫颈癌、白血病和淋巴瘤)中保守的凋亡诱导通路,该通路的普遍存在使基于VPR的治疗成为理想的癌症治疗方法。目前,他们正致力于鉴别VPR激活或抑制的细胞基因。
由于HIV-1自带VPR,而常用的慢病毒载体正是以HIV-1为骨架。因此,可以用HIV-1将VPR引入癌细胞,以消灭癌细胞。
调节T细胞具有免疫抑制能力,会抑制抗肿瘤免疫反应。但是,HIV具有感染调节T细胞的能力。因此,可以利用HIV,将调节T细胞重新编程为癌细胞杀手。



HIV载体的缺点是,HIV的逆转录酶错误率是一般逆转录病毒的10倍,每次复制都会产生错误。附带一提,鼠白血病病毒(Murine Leukemia Virus/MLV)的逆转录酶是逆转录病毒中精度最高的。
HIV及其亲属
HIV是典型的慢病毒(Lentivirus),以下是慢病毒家族的成员表。
1.牛免疫缺陷病毒/牛艾滋病毒(Bovine immunodeficiency virus)
2.山羊关节炎-脑炎病毒(Caprine arthritis encephalitis virus)
3.马传染性贫血病毒(Equine infectious anemia virus)
4.猫免疫缺陷病毒/猫艾滋病毒(Feline immunodeficiency virus)
5.人免疫缺陷病毒1型/艾滋病毒/艾滋病毒1型(Human immunodeficiency virus 1)
6.人免疫缺陷病毒2型/艾滋病毒/艾滋病毒2型(Human immunodeficiency virus 2)
7.杰姆布拉纳病毒(Jembrana disease virus)
8.猫科猛兽免疫缺陷病毒/猫科猛兽艾滋病毒(Puma lentivirus)
9.猴免疫缺陷病毒/猴艾滋病毒(Simian immunodeficiency virus)
10.维斯那-梅迪病毒(Visna-maedi virus)
这是逆转录病毒的进化分支

这是慢病毒的进化分支

其中RELIK是野兔内源性慢病毒元件K。dUTPase是脱氧尿嘧啶三磷酸核苷酸水解酶,具有部分的校正功能。
这是逆转录病毒蛋白酶酶切位点

抗逆转录病毒疗法(ART)常用的药物


由于逆转录酶没有3'-5'外切酶校对活性,因此逆转录病毒具有极高的突变率。因此,以AZT(ZIDOVUDINE)为代表的抗HIV药物正是钻了逆转录酶的空子,替代dNTP参与病毒DNA的合成,进而阻断病毒DNA的合成。
由于逆转录病毒的成熟依赖病毒天冬氨酸蛋白酶,合成一个天冬氨酸蛋白酶需要两个GAG-POL发生自耦剪切。因此,以SAQUINAVIR为代表的抗HIV药物,通过与天冬氨酸蛋白酶活性区域的结合,阻止GAG-POL自耦剪切与病毒的成熟。