为了完成几十年来一直是白日梦的壮举,科学家们在试管中重新创造了艾滋病毒(人体免疫缺陷病毒)感染的第一步,艾滋病毒是导致艾滋病(后天免疫机能丧失综合症)的病毒。这样做提供了--接近病毒的途径--在细胞深处被阻止--并且能够识别HIV需要在其人类宿主中复制的基本成分。
具体来说,科学家能够监测病毒复制其基因组,并将其插入目标DNA,反映通常在宿主体内发生的步骤。发表于
科学
作者说,10月9日,这些进展使人们对艾滋病毒的工作原理有了新的了解,从而能够以前所未有的细节探索病毒生命周期的早期阶段。这些知识可以改善艾滋病的治疗,这是一种终生的疾病,只有通过持续的药物治疗才能得到控制。
犹他州卫生大学的著名生物化学教授Wesley I.Sundquist博士说:“这是在教我们艾滋病是如何传染的。”他是这项研究的共同高级作者,与他的前实习生欧文·波尼洛斯博士,现为弗吉尼亚大学副教授。合作的第一作者是Devin Christensen博士和Barbie Ganser-Pornillos博士。“我们正在学习人类所遇到过的最重要的病原体之一的新东西,这一点很重要。”
尽管存在着种种危险,但艾滋病病毒表面看起来似乎很简单。这种病毒就像一个圆形的冰淇淋锥,外壳将病毒的遗传物质包裹在里面。以前,人们认为壳的主要作用是保护它珍贵的货物。但Sundquist和Pornillos团队的调查表明,衣壳在感染中也起着积极的作用。
在试管中进行感染的初步步骤使研究小组能够以以前不可能的方式精确地操纵艾滋病毒。他们发现,当他们使用基因和生化方法破坏衣壳的稳定时,HIV无法有效复制其遗传物质。这是第一次直接证明,衣壳不是仅仅作为包装,而是艾滋病毒感染过程本身的一个重要组成部分。
如果眼见为实,那么观察HIV分子的作用就会证明实验结果是可信的。最近在冷冻电子显微镜和分子模型方面的进展使人们能够以非常详细的细节看到这种病毒--在130 nm处,它比一个红细胞小60倍。利用这些技术,研究小组将240个小蛋白质“瓷砖”中的每一块都形象化,这些蛋白质“瓷砖”可以结合在一起,形成锥形外壳。通过近距离观察,科学家们可以从字面上看出,衣壳在整个复制过程中基本保持原状,称为反转录。
“这与教科书不同,”Sundquist说。“我们的数据表明,病毒衣壳在支持高效逆转录方面发挥着积极和不可或缺的作用。”
Sundquist说,这一发现可能有助于解释为什么Gilead开发的一种HIV调查药物是第一种针对衣壳的药物,它是病毒的一种强有力的抑制剂。Sundquist,Pornillos和其他阐明HIV衣壳的结构和功能的工作为药物的设计提供了信息,该药物在第一阶段的临床试验中表现良好。通过试管系统获得的更多见解可以进一步改进药物设计。
显微镜技术的进步,再加上顽强的坚持,导致了艾滋病的新观点,这是35年前首次被发现的艾滋病病因。经过数年的试验和错误,才确定了在试管中,在细胞外重新描述过程所需的最低成分。Pornillos说,现在简化的系统已经开始运行,它打开了学习熟悉敌人的更基本真理的大门。
Pornillos说:“对我来说,这既有基本的知识方面,也有翻译的方面,可以帮助我们找到更好的方法来阻止艾滋病。”“这就是为什么它是伟大的研究。”
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