病毒性疾病防治挑战与我们的对策.docx

1、病毒性疾病防治挑战与我们的对策病毒性疾病防治挑战与我们的对策1.Prevention and treatment of viral diseasesChallenge and countermeasure通过前边讲课和讨论大家了解到，病毒结构简单，就是核酸外边包裹一层蛋白一壳，有些病毒最外还有包膜。但病毒与宿主之间的相互作用过程却很复杂，可造成宿主的各种类型感染。而且病毒的感染非常普遍，常可引起动物、植物和人类的各种疾病，并造成危害。这里主要以人类为例说明：1) 在急性传染病中，绝大多数是由病毒引起占70802病毒性传染病发病率很高：据估计，每人一生中平均有200次以上的病毒感染。3很多病毒病

2、危害大，例如汉坦病毒引起的流行性出血热，在我国每年造成数千人死亡；乙型脑炎病毒感染后可造成后遗症；风疹病毒、CMV感染胎儿可造成死胎或先天畸形。 japanese encephalitis virus - 乙型脑炎 有意识障碍、痴呆、失语、瘫痪等严重后遗症sequela，以致造成终身残疾。4) some viruses - tumor 5 新的病毒病不断出现： Ebola virus 1976首度於非洲的薩伊北部被發現, 1995年，於薩伊南部再次爆發大規模感染,刚果共和国以前称为扎伊尔埃博拉河畔的所有村庄中有430人死于这一最奇异的方式 (Ebola Virus Hemorrhagic Fe

3、ver) HIV 1980s -AIDS 2002-2003 SARSAvian Influenza swine Influenza 2021年 蜱叮咬传播的新型布尼亚病毒 在我国河南等地造成上千人死亡由于病毒性疾病流行广，危害大，因此病毒性疾病的预防和治疗一直是重要的课题，通过长期的努力取得了很大成功，但仍有很多问题尚未解决。一、治疗方面：Aspect of treatment自从抗生素的创造和广泛应用以来，治疗细菌性疾病取得了巨大成功，人们试图也曾想通过创造抗病毒药的方法来治疗病毒性疾病，从而有效控制病毒感染。通过几十年的努力研制出了一些对病毒性疾病有效的药物，下面介绍几种具有里程碑性的抗

4、病毒药物。第一个抗病毒药物是在1962年一个叫碘苷的药物，用於抗疱疹结构与胸腺嘧啶核苷相似，磷酸化后，与去氧尿嘧啶核苷酸竞争磷酸化酶和DNA多聚酶，从而抑制病毒DNA的合成；对RNA病毒无效还可取代胸腺嘧啶核苷掺入病毒DNA，导致错误编码，干扰DNA病毒的复制。脱氧碘化尿嘧啶核苷竞争性抑制胸苷酸合成酶，阻止DNA合成 局部用于疱疹型浅层上皮角膜炎 同年也出现一个金刚烷胺也是抗流感病毒的，它的作用在流感病毒一个叫M2，M2的一个离子蛋白上，它是它的抑制剂， 选择性作用于包膜蛋白M2，阻断该蛋白的通道功能，从而抑制病毒的复制过程。即干扰病毒进入细胞，抑制病毒脱壳及核酸的释放。 特异性抑制甲型流感病

5、毒；用于甲型流感的预防1966年批准上市，是第一个上市的抗流感药物。1976年出现了一个，就是广谱抗病毒药物就是干扰素，干扰素在1976年美国FDA批准上市。作为一个广谱抗病毒的药物1982年无环鸟苷是第一个发现特异性的抗病毒酶的抑制剂。它的毒性很低，可以很有效地抑制疱疹病毒作用机制 2-脱氧鸟苷类似物在感染细胞中经病毒的胸苷激酶TK及宿主细胞的激酶催化，生成阿昔洛韦三磷酸，抑制病毒DNA多聚酶，又可掺入病毒正在延长的DNA中，阻断病毒DNA合成。 艾滋病发生以后，出现了第一个抗艾滋病的，抗它的逆向转录酶的药物叫AZT齐多夫定，在1986年美国第一次使用了这个药物，这是第一个抗逆向转录酶的抑制

6、剂用於艾滋病人治疗。作用机制 AZT经细胞内TK和胸苷酸激酶作用而磷酸化为三磷酸盐，竞争性抑制HIV逆转录酶，并掺入到正在合成过程中的单链中，终止病毒DNA链的延伸作用 对HIV病毒、哺乳类和鸟类的其它逆转录病毒均有抑制作用。用途 联合用药疗法治疗HIV感染的不同病期的患者，善病人的临床病症，使病毒转阴，生存期延长。 如 齐多夫定、拉米夫定和阿波卡韦合用； 齐多夫定、拉米夫定和蛋白酶抑制剂合用在1990年出现了第一个抗艾滋病的蛋白酶抑制剂叫沙奎拉韦，这个药在1996年和其它的抗逆向转录酶的药联合使用，就是我们大家知道的鸡尾酒疗法，有效地控制了艾滋病的病情。在国外，在美国和西方和其它兴旺国家控制

7、了艾滋病的母婴传播率大大下降，死亡率大大下降，病程延长，所以这是一个很有效的工作，这个工作实际上是很出色的。这两种药都作用在两个病毒的特异性的酶上，所以它对这个病毒有特异性的抑制剂作用，也算是医学上的一个范例，把艾滋病控制在一个相当低的水平，美国这方面做得很出色。 在1999年的时候，同时出现了两个抗流感病毒的药物，一个叫做扎拉米韦中文名字，还有一个叫奥赛米韦。那这两个药物呢，它的作用是作用在神经氨酸酶，流感病毒神经氨酸酶上头，这也是一个特异性比拟高的药物。这是40多年来，抗病毒药物的主要历史的进程， 从这些药物研发的历史看，在艾滋病发生以后，抗病毒药物的研发特别地得到重视。所以现在抗艾滋病药

8、物上市了以后，有十七、八种已经用在临床。所以这类药物，实际上把抗病毒药物的研究推到一个高潮。InfectionAntiviral drugsHerpes simplexacyclovir, valacyclovir 万乃洛韦Varicella-Zosteracyclovir, valacyclovirCytomegaloviirus (CMV)ganclclovir,更昔洛韦,丙氧鸟苷 foscarnet膦甲酸钠AIDSZidovudine, 齐多夫定 lamivudine (3TC), protease inhibitors; in combination无环苷类药物主要有阿昔洛韦、更昔洛韦

9、干扰素的发现: 1957年，英国病毒生物学家Alick Isaacs和瑞士研究人员Jean Lindenmann，在利用鸡胚绒毛尿囊膜研究流感干扰现象时了解到，病毒感染的细胞能产生一种因子，后者作用于其他细胞，干扰病毒的复制，故将其命名为干扰素。19661971年，Friedman发现了干扰素的抗病毒机制，引起了人们对干扰素抗病毒作用的关注，而后，干扰素的免疫调控及抗病毒作用、抗增殖作用以及抗肿瘤作用逐渐被人们认识科学家发现干扰素。干扰素是一种人体内自然产生的抵抗细菌和病毒的物质，是机体对病毒感染的重要防御系统，它与人体其他免疫系统一起，共同担负着抵御病毒感染的任务。干扰素可通过加强人体自然杀

10、伤细胞的活性，刺激巨噬细胞产生细胞因子，增强人体的细胞免疫功能，杀死病毒；还可以诱导细胞内产生抗病毒蛋白，抑制病毒的制。但为什么每年还有许多人死于病毒性疾病呢？因为有些病毒，如艾滋病病毒、乙肝病毒和丙肝病毒等，可以破坏人体天然干扰素，击毁人体的免疫监视系统。因此，单单指望人体自身产生的天然干扰素，并不能控制有些病毒所造成的感染和疾病。1976年Greenberg等首先报道用人白细胞干扰素治疗4例慢性活动性乙肝，治疗后有2例HBeAg消失。但是由于人白细胞干扰素原材料来源有限，价格昂贵，因此未能大量应用于临床。发现干扰素后近30年的时间里，人们只能从大量人血液中提取微量干扰素，本钱非常高，那时人

11、们不可能用干扰素治疗疾病。直到1986年，人们采用基因工程的方法(用基因工程方法在大肠杆菌及酵母菌细胞内获得了干扰素)Gene Engineering - IFN E.coli yeast，才实现了干扰素的大批量生产。自1991年起，干扰素开始用于乙型和丙型肝炎的治疗，并取得了较好效果。长效干扰素 half-life干扰素是治疗慢性乙型肝炎或慢性丙型肝炎的首选治疗，可以有效地抑制或去除病毒，疗效持久，阻止肝硬化或肝癌的发生。但普通干扰素治疗具有自身不可克服的缺点，半衰期短，只有4个小时，就是说如果今天注射了干扰素，第二天体内的干扰素就完全去除了。所以，干扰素不得不每隔一天就注射一次，使用很不方

12、便。另一方面，当体内的干扰素去除后，体内的病毒又重新复制，不能持久地抑制病毒。为了克服普通干扰素的缺点，1990年初，美国著名的干扰素研究机构，先灵葆雅公司研究所SPRI开始进行长效干扰素-2b的研发。目的是改善普通干扰素-2b半衰期短的特性。普通过干扰素半衰期短的原因，一是大量干扰素由于分子太小，通过肾脏“漏了出去，通过尿液排出体外，另一个原因是被免疫系统去除。聚乙二醇是一种惰性、易溶于水、可以做成任意大小的物质，普通干扰素经过它的“改造后，分子就会变大，不能或很少由肾脏“漏出，到达了延长在体内存在时间的目的。普通干扰素-2b的半衰期只有4个小时，而经过聚乙二醇化的干扰素-2b的半衰期达40

13、个小时，所以，聚乙二醇干扰素又叫长效干扰素。 聚乙二醇化后，干扰素与受体的结合可能受到影响，使它的活性下降，而这种影响的大小取决于聚乙二醇分子的大小，聚乙二醇的分子越大，影响就越大。经过多年反复的研究，最终确定12KD分子大小的聚乙二醇是最理想的，它在延长半衰期的同时，对干扰素活性的影响最小，既保证了一周一次给药，又最大程度地保存其抗病毒活性，这种新型的干扰素换代产品就是长效干扰素-2b。新型的干扰素长效干扰素-2b的半衰期为40个小时，可以在体内持续作用168小时，刚好满足一周一次给药。长效干扰素-2b保存了30%的肾脏去除率，这样，当干扰素治疗期间发生严重不良反响时，撤药快速，便于对干扰素

14、不易耐受的病人调整剂量，大大提高了长效干扰素治疗的平安性。抗病毒药必须对细胞内病毒具有高度选择性，而对宿主细胞无明显毒害，才能真正具有临床实用价值。近年来已研制出有选择性作用、而对人体低毒或无毒的药物。抗病毒药物很多，除介绍的病毒灵、阿昔洛维外，还有疱疹净、金刚胺、穿心莲、板蓝根等。 病毒对抗菌素不敏感，因此，病毒感染性疾病不要滥用抗菌素 抗病毒药物研制和使用存在的问题现在所有这些抗病毒药不能去除、根治病毒，只能抑制病毒病毒生长受到抑制。和抗菌素的开展相比，抗病毒药物开展得很缓慢。其原因在于1病毒是细胞内寄生物它在细胞里生活，它跟细胞同样在生活，所以你很难找到一个药物把这个病毒杀死，而不把它这

15、个细胞杀死，这是一个很主要的原因。2Integration into host cell DNA病毒药还有很多的困难，一个就是说病毒要整合，有些病毒是整合到细胞里去，所以它很难，现在还没有药物能够把整合的病毒拿出来。还有一种就是病毒它在静息期细胞，就是在G0细胞里生长,所以这种细胞呢,3Grow slowly in G0 cell state它里边药物浓度很低，所以病毒被保护了还有就是病毒会发生变异，4drug resistance mutations病毒在变异的时候产生耐药性, 包括抗原漂移和抗原转变，如果这个变异很小的话，一个点或者两个点的变异，它可能给我们带来的影响就是对药物产生耐药5t

16、he lack of relevant animal、cell models另外一个原因呢就是很多病毒都没有模型动物模型甚至是适宜的体外细胞模型。 toxicity test difficult pharmacodynamics obstruct drugs research and development二、预防方面Aspect of prevention最经典的疫苗：天花疫苗，狂犬病疫苗 和脊髓灰质炎疫苗天花曾经是对人类危害极大的传染病，死亡率高，而且留有后遗症。由天花病毒引起，天花病毒属 痘病毒科，Poxviridae病毒中最大的一类，病毒粒呈砖形或椭圆形，大小 300450纳米1702

17、60纳米，天花是一种烈性传染病感染，无药可治，病死率为20-40%，患者在痊愈后脸上会留有麻子，“天花由此得名。痘病毒Poxviuses痘病毒科，学名Poxviridae 病毒粒最大的一类 DNA 病毒 病毒粒呈砖形或椭圆形，大小 300450纳米170260纳米 我国古代接种人痘的方法有四种：痘衣法：把天花病人的衣服或涂有天花脓疱浆的衣服给小儿穿。痘浆法：用棉花蘸天花脓疱液塞入儿童鼻孔。旱苗法：先将天花痂皮阴干研细，而后用银管吹入鼻孔。水苗法：将天花痂皮研细用水调湿，以棉花蘸染塞入鼻孔。人痘接种： 实际上是人为地选择毒性小的天花病毒在人体内造成一次轻型天花感染，因此难免有一定危险。接种后轻那

18、么留下大块疤痕，重那么会导致死亡，有的还可能成为新的传染源。 18世纪英国乡村医生琴纳也发现接触牛痘病牛的挤牛奶女工不会患“天花，于是他改良了接种方法并取得了人体试验的成功。由此开始，疫苗学vaccinology was born诞生了。Edward Jenner developed a smallpox vaccine in 1796 19世纪巴斯德研制出了狂犬病毒的疫苗 狂犬病由狂犬病病毒引起，主要通过病犬咬伤传播，人被咬伤后发病率约50%，发病后死亡率近100%巴斯德并不知道狂犬病是一种病毒病，但从科学实践中他知道有侵染性的物质经过反复传代和枯燥，会减少其毒性。他将含有病原的狂犬病的延髓

19、提取液屡次注射兔子后，再将这些减毒的液体注射狗，以后狗就能抵抗正常强度的狂犬病毒的侵染。1885年人们把一个被疯狗咬得很厉害的9岁男孩Joseph Meister送到巴斯德那里请求抢救，巴斯德犹豫了一会后，就给这个孩子注射了毒性减到很低的上述提取液，然后再逐渐用毒性较强的提取液注射。巴斯德的想法是希望在狂犬病的潜伏期过去之前，使他产生抵抗力。结果巴斯德成功了，孩子得救了(巴斯德研究所的看门人)。Edward Jenner developed a smallpox vaccine in 1796. 1885: Louis Pasteur rabies vaccine animal vaccine

20、s 近代 modern times the present day 现代1954: Jonas Salk develops a killed polio virus1961: Alfred Sabin develops an oral polio vaccine史上最著名的一位脊髓灰质炎病人莫过于富兰克林罗斯福。1921年的夏天，他在一次游泳之后染上了脊髓灰质炎，最终造成了下肢瘫痪。1938年罗斯福建立了小儿麻痹症全国基金会，用于救治脊髓灰质炎患者，并促进疫苗的研制。在基金会的扶持下，Jonas Salk医生用了近9年的时间，于1953年成功研制出第一个成功的脊髓灰质炎疫苗，这是继天花疫苗、白

21、喉疫苗和流感疫苗后，疫苗研究的又一次重大突破。这种疫苗是一种灭活疫苗IPV，即把病毒杀死后制备成注射使用的疫苗。Jonas Salk也在自己、妻子和孩子身上进行了接种实验，结果他们体内出现了相应的抗体，并且没有患上脊髓灰质炎。这种疫苗保护儿童免受脊髓灰质炎侵害的有效率在80%到90%左右。随后的很长的一段时间，这种疫苗成为了对脊髓灰质炎标准的预防手段。IPV疫苗效果很好，但还不是足够好，它还不能有效阻断病毒的传播。在20世纪50年代，辛辛那提大学的Albert Sabin同样也在小儿麻痹症全国基金会的支持下进行疫苗的研究。与IPV不同，Albert Sabin把脊髓灰质炎病毒在猴子的肾脏细胞、

22、Vero细胞及人二倍体成纤维细胞中一代又一代的培养，直到筛选出致病力较弱的毒株。得到的疫苗称为口服减毒脊髓灰质炎疫苗OPV。这种疫苗取得了巨大成功，Albert Sabin的研究小组也因此获得了1965年诺贝尔医学奖。1954年，JohnEnders，ThomasWeller和FrederickRobbins被授与诺贝尔生理学或医学奖，以表彰他们发现脊髓灰质炎病毒能在各种组织培养中增殖。这一发现首次为生产灭活和活的脊髓灰质炎疫苗提供了时机。通过调查过去密封的诺贝尔委员会档案文件，我们回忆了那些获奖的审议。看来SvenGard一位Karolinska学会病毒研究的教授，当时是诺贝尔委员会的会员在

23、那次获奖评审中起了举足轻重的作用。Gard说服该机构的教师学会不遵循诺贝尔委员会把诺贝尔奖授予VincentduVigneaud的推荐。1954年诺贝尔奖的另一个特点是Weller和Robbins的获奖仅仅根据那一年第一次提交的提名。Gard在他的诺贝尔奖授奖仪式讲话中提到那项发现对今后生产疫苗的重要作用，但更强调了培养许多医学上重要的各种病毒的含意。我们只能推测为什么后来提名的科学家如JonasSalk，HilaryKoprowski，AlbertSabin在创造脊髓灰质炎菌苗的过程中有辉煌的奉献没有获得诺贝尔奖金。20世纪30年-80代随着病毒体外细胞培养的开展，相继出现了灭活疫苗和减毒活

24、疫苗，进入了疫苗的多产时期，不少病毒如脊髓灰质炎病毒、麻疹病毒等疫苗纷纷问世，有效的控制了一些病毒病的发病率，1980年5月28日WHO宣布全球消灭天花病毒；脊髓灰质炎、麻疹病毒也有消灭的希望，2000年10月29日在西太平洋地区已经消灭了脊髓灰质炎病例，同时风疹1969年风疹疫苗问世、腮腺炎1966年，流行性腮腺炎疫苗问世、1963年麻疹狂犬病的发病也下降到极低水平。Vaccines - Problems但是对很多病毒，疫苗的研制仍存在诸多问题1有些病毒柯萨奇、埃可病毒，腺病毒型别多，各型间无交叉免疫,使疫苗研制使用难于操作2有些病毒外表抗原容易发生变异流感病毒、轮状病毒即抗原漂移点突变和抗

25、原转变大片段的改变3有些病毒的核酸可整合到细胞的染色体上乙型肝炎病毒、HIV等4有些病毒的潜伏感染这种潜伏状态的病毒半衰期极长，可达几十年。潜伏感染的细胞膜上没有病毒蛋白表达，免疫系统很难识别HBV , HIV5新现病毒感染SARS6有些缺少适宜的动物模型使实验研究困难(HIV) Transmission from cell to cell via syncytiaRecombination of the virulent strain or of the vaccine virus New Treatment Strategies 新的治疗策略：RNAi技术ribozyme techniqu

26、e核酶 Ribozyme是80年代初期发现的具有催化功能的RNA分子。它具有高度专一内切核酸酶的活性。经过科学家十多年的研究，核酶已被开展成为一项新型技术并广泛应用动植物抗病，人类疾病防治等领域的研究，显示出了广阔的应用前景。由于核酶具有专一的核酸内切酶活性及解离后重复切割相同靶分子的能力，核酶很快就被用来抑制病毒繁殖。最近几年，HIV-1序列常被用作核酶攻击的靶序列来研究，研究频率要远远超过其他病毒，因此，这就使得HIV-1成为了抗病毒核酶研究中一个典型的研究例子，至今为止，几乎所有HIV-1的功能片断都用核酶切割过，包括编码区的基因片断和非编码区的信号序列以及5和3长末端重复区long t

27、erminal repeat 。除了HIV外，核酶还用于其它病毒的研究如B型肝炎病毒的活性、C型肝炎病毒、免疫缺陷病毒、T细胞白血病病毒、B病毒等。因此，核酶在病毒基因工程中的作用将不可限量，很可能带来战胜艾滋病的福音。联合用药drug combination therapy药物的靶向制剂的研究开发：open up and develop Targeted Drug System针对这一问题，近年来开展了上述药物的肝靶向制剂的研究。所谓靶向制剂(Targeted Drug System)，是通过应用一定的生物、化学和物理技术，将治疗药物和靶向载体交联制备而成。机体给药后靶向制剂能特异性地将治疗

28、药物运送到靶器官或靶细胞，到达高效治疗的目的。经初步研究显示，抗病毒药物的肝靶向制剂具有特异性好、选择性强、能减少药物用量和给药次数，以及降低毒副作用和提高药物疗效等优点，靶向治疗有可能成为肝炎治疗中最有效的方法之一1.2。无唾液酸糖蛋白受体只存在于哺乳动物的肝细胞上，能专一识别并内吞半乳糖基的糖蛋白，使其进入肝细胞内，因此半乳糖基可作为肝靶向作用的导向基团galactosyed-ACV半乳糖化无环鸟苷：ACV是一种新的核苷类抗病毒药，临床用于治疗HB，但由于肝药浓度不高，不能大量进入肝细胞内，抑制病毒增殖效果并不理想，且对肾小管有损害作用，以半乳糖基拟糖白蛋白NGA为载体，将ACV与NGA

29、藕联，制备成受体介导肝靶向抗病毒药，可到达提高肝药浓度，增强疗效( drug effect)，减少side effect的目的1.新型疫苗的研制Live Recombinant Vaccine genetic engineering vaccine一、基因工程疫苗 基因工程重组亚单位疫苗是用DNA重组技术，将编码病原微生物保护性抗原的基因导入原核prokaryotic cell或真核Eukaryotic细胞，使其在受体细胞中高效表达，分泌保护性抗原蛋白。提取保护性抗原蛋白，参加适宜佐剂即制成基因工程重组亚单位疫苗。本疫苗系用基因工程技术将乙型肝炎外表抗原基因片段重组到中国仓鼠卵巢细胞(CHO)

30、内，通过对细胞的培养增殖，增殖分泌乙肝外表抗原(H Ag)于培养液中，经纯化加佐该类疫苗的优点是：(1)疫苗中只含有产生保护性免疫应答所必需的免疫原成分，不含传染性材料，平安性好。(2)疫苗中减少或消除了常规活疫苗或死疫苗难以防止的热原、变应原、免疫抑制原和其他有害的反响原，副作用小。(3)稳定性好，便于保存和运输。(4)可用于外来病原体和不能培养的病原体，扩大了用疫苗控制疫病的范围。(5)产生的免疫应答可以与感染产生的免疫应答相区别，因此更适合于疫病的控制和消灭方案。其缺点是：(1)价格昂贵，虽然产品生产本身的费用不一定高，但产品研究和开发的费用通常都较高。(2)免疫原性通常比复制性完整病原

31、体差，需要屡次免疫才能得到有效保护。 目前，人类的乙型肝炎基因工程亚单位疫苗已被广泛应用。兽用口蹄疫基因工程亚单位疫苗、预防仔猪和犊牛下痢的大肠杆菌菌毛基因工程重组亚单位疫苗已发挥一定作用。炭疽保护性抗原(PA)、致死因子(LF)和水肿因子(EF)优点是，平安性好，副作用小，稳定性好，便于保存和运输，扩大了用疫苗控制疫病的范围。价格昂贵，(2)免疫原性通常比复制性完整病原体差，需要屡次免疫才能得到有效保护。 二、重组活载体疫苗 重组活载体疫苗是用基因工程技术将病毒或细菌(常为疫苗弱毒株)构建成一个载体(或称外源基因携带者)，把外源基因(包括重组多肽、肽链抗原位点等)插入其中使之表达的活疫苗。该类疫苗免疫宿主后，在体内增殖，并将蛋白抗原的编码基因表达成相应的蛋白质，可诱导产生的免疫比拟广泛，包括体液免疫和细胞免疫，甚至黏膜免疫。如果载体中同时插入多个外源基因，就可以到达一针防多病的目的。简言之，病毒活载体疫苗兼有常规活疫苗和灭活疫苗的优点。它具有活疫苗的免疫效力高、本钱低及灭活疫苗的平安性好等优点。是当今与未来疫苗研制与开发的主