防艾科普 | 你知道HIV变异有多快吗？

HIV的一个显著特点是在病毒复制产生子代的过程中，其遗传物质发生高度改变，这个特点不仅是HIV在免疫和药物压力下赖以生存的基础，也是病毒难以消除的主要原因和疫苗研制的主要障碍。有科学家估算“艾滋病病毒的进化速度大约是人类基因进化速度的100万倍”：其中一个原因是相较于真核细胞DNA聚合酶的错误率在10^-10～10^-9之间, HIV-1逆转录酶每个位点平均错误率高达到10^-4～10^-3之多^[1]，另外一个原因是HIV复制过程包含的众多环节中也同样可以产生碱基突变。随着HIV基因组的快速复制产生大量的子代病毒颗粒，这些变异被快速累积并逐步放大，并最终分化出不同的生物学功能。

HIV 变异如何产生？

造成HIV基因组的高度可变性的原因包括：（1）HIV的复制过程中最重要的逆转录酶缺少矫正功能^[2]，在1个复制周期内平均可以在1个HIV基因组中引入1个碱基错误；（2）HIV高复制率，在一个感染者体内，每天可以新产生10¹⁰个病毒颗粒，高复制率使HIV基因组变异获得快速地累积与放大；（3）HIV高重组率，两个或多个HIV在体内可以发生基因组重组，每个复制周期重组率约为2%。基于上述原因，HIV在感染人体并开始复制之后，可以在宿主体内迅速产生一个复杂的病毒群体，一个HIV感染者体内病毒的变异甚至大于全部流感病毒的变异。

HIV高度变异会产生什么样的结果？

HIV的高度变异性可以帮助HIV快速适应新环境，逃避药物和宿主免疫打击，最终在宿主体内存活并在人群中传播。

由于HIV复制过程中的大量变异，首先使得体内抗体的进化往往不能跟上病毒的变异速度，最终免疫系统失去抵抗而崩溃^[3]。其次，随着高效抗病毒治疗（HAART）的普及，在抗病毒药物和抗体的双重选择压力下，一些因随机突变而产生耐药基因的病毒会重新占领高地，特别是服药依从性差的患者^[4]。第三，设计和开发HIV疫苗需要能够产生高效价的中和抗体并有效记忆，而HIV高度变异导致的不同亚型、重组型和独特型以及不同毒株间的巨大差异，使得HIV毒株间的抗原性差异可以达到35%，因此HIV的疫苗研制变得极为困难，时至今日，还没有任何一种疫苗能够产生有效的广谱的保护性。

参考文献

[1] Nowak M. HIV mutation rate. Nature 1990; 347(6293): 522.

[2] M. A. Fundamental mechanisms of host immune responses to infection[J]. Journal of Periodontal Research, 2006,41(5).

[3] Bonsignori M, Liao HX, Gao F, et al. Antibody-virus co-evolution in HIV infection: paths for HIV vaccine development. Immunol Rev 2017; 275(1): 145-60.

[4] World Health O. HIV drug resistance surveillance guidance. 2015 update ed. Geneva: World Health Organization; 2016.

（艾防中心病毒及免疫研究室  马丽英）