HIV的基础研究到推广——是什么耗费了大量的时间

近年来，人类在防治人类免疫缺陷病毒方面取得了长足的进步，患者的生活质量更好，寿命更长，但艾滋防控仍然是重大的医疗和社会问题。截至到2016，全世界有3670万人感染了这种病毒。在这些人中，有2090万人接受了抗逆转录病毒疗法，这是减缓病情发展的救命药物。虽然这与前一年的数字相比有所改善，但也只涵盖了大约57%的受感染者。

来自萨默斯实验室的研究人员们，致力于确定HIV生物分子的结构，以便更多地了解这些结构如何影响病毒的功能。科学家利用这些信息通知其他人，试图设计新的HIV治疗方法。

作为一名艾滋病基础研究者，研究人员分享了自己的亲身体验，为什么实验室工作需要花这么长时间才能真正惠及艾滋病患者。

高突变率使治疗复杂化

艾滋病毒的治疗由于高突变率而变得复杂，病毒迅速发展适应抗逆转录病毒疗法。这就需要使用一种药物，每种药物都针对病毒复制周期中不同的步骤，因为病毒不太可能同时对多种药物产生耐药性。

这种药物的组合最初使用大量的药丸，使病毒很难产生全部耐药性，不幸的是，对于感染了病毒的人，缺乏对抗逆转录病毒计划的遵守，这会增加病毒对药物产生耐药性的可能性，这可能使将来的治疗更加复杂。

新的治疗方法是使用混合药片，以减轻与治疗计划有关的部分紧张，从而使更多的患者坚持他们的治疗方案。尽管如此，世界卫生组织估计12个月后抗逆转录病毒治疗率也只有74%。为了对抗这种耐药性，需要关注HIV复制周期不同部位的新药物。

药物发现过程漫长

药物设计的这一途径需要在低效的过程中筛选成千上万的药物。为了加快这一过程，研究人员开始开发合理的药物设计方法，该方法利用计算机建模和生物靶点信息来创建药物，以阻止特定的病毒过程。然而，在这项应用研究能够找到新的治疗方法之前，基础研究必须首先识别和检查潜在的目标。基础研究的目的是扩大知识库或理解一种现象，而不需要立即商业应用。基础研究的探索性使得预测结果很困难，这往往带来意想不到的结果，从而改变了研究的道路。

艾滋病毒自身特性

我们实验室的许多人都致力于解决HIV基因组的部分结构，这是由RNA而不是与大多数基因组相关联的DNA组成的。RNA比DNA具有更大的灵活性，因而具有形成独特结构的能力。

基因组，或者说是病毒的一部分，包含了制造新病毒的所有指令，在感染细胞中有两种功能。作为一个单拷贝或单体，它编码病毒蛋白，允许组装新病毒。然而，基因组也可以自我关联，形成一种称为二聚体的双拷贝结构，被包装成一种新病毒。在那里，它是下一个感染细胞中病毒的遗传蓝图。

早期研究者的主要问题之一是基因组如何在这两种构象之间转换。工作假设是两个状态之间存在的平衡，允许基因组从一种形式转换到另一种形式。我实验室的一名研究生花了几年时间研究单体的结构，试图找到稳定结构的条件。她使用了HIV病毒序列数据库中的基因组序列。她去检查序列时发现序列变化不大。起初担心她用错了顺序，因此开始挖掘此事的原因。

他们从其他实验室发现了三种不同的RNA，均由受感染的细胞制造的，每一个都是在分子开始时由一个单一的构建块改变的。他们发现，这些RNA在病毒中具有不同的作用，是导致功能差异的根本原因。

进一步的研究表明，单体和二聚体分子具有独特的结构，为潜在的药物提供了两个靶点。破坏这两种分子都可能带来一种新的治疗艾滋病的疗法。最初被认为是一个错误，改变我们思考的方式，改写了RNA结构范式的HIV基因组的功能如何。

意外也可能带来意想不到的好处

在我自己的工作中，我们试图确认一个关于HIV病毒如何组装的机制。因为我们使用了一种限制分子大小的技术，所以我们通过去除其他研究人员认为不重要的部分分子来简化实验。

我们的实验结果与科学文献建议我们应该看到的有所不同。我们重复了实验，以确保我们正确地完成了。然后，我们尝试了其他实验来进一步探索这个过程。经过一年多的穷尽其他可能的解释后，我们得出结论：我们删除的部分确实很重要，这一结论解决了关于过程机制的其他问题。

因为科学研究是在仔细考虑数据和解释结果之后出版的，所以很难知道到底有多少突破始于尝试其他东西的实验。虽然基础研究需要时间，会有挫折，但是也可能提供意想不到的收获以及发现。艾滋病毒的基础科学研究往往会产生超出预期的结果。

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