人类病毒病的预防与防治

综述人类病毒病的预防与防治 前言 病毒是什么？综合病毒学家的观点，可以认为：病毒是一种生物，是没有细胞结构的20-300mμm大小的传染因子。它的基因组是由核酸（DNA或RNA）组成，利用活细胞的合成机构复制有感染力的病毒粒子，并将基因组从一个细胞传染给另一个细胞。由病毒引起的疾病，称为病毒病（ Viral disease ）。病毒病是严重影响人类健康的疾病之一，但是其特殊性导致其治疗较其他疾病困难得多，本文从人类病毒病的研究历史、人类病毒的防治现状、人类病毒病防治的发展方向等方面介绍人类长期以来与病毒病的斗争与展望，并介绍一些治疗人类病毒病的前沿技术,对人类病毒病的预防与治疗作一综述。 主题 一、病毒病研究历史 病毒病由来已久，地球上的人类，其他动物和植物遭受病毒病的折磨已有许多世纪。1892年从事烟草病工作的年青的俄国科学家伊万诺夫斯基(Ivanovski)发现感受花叶病的叶汁，即使经过Chamberland氏烛形滤器的过滤也仍具有传染的性质。这项观察提示了存在一种比以前所知的任何一种都小的病原，他认为该病是由产生毒素的细菌引起的。 1898年，荷兰科学家贝杰林克(Beijerinck)重复了伊万诺夫的实验，他从患花叶病的烟草叶中挤出汁液，并使之通过Chamberland氏滤器。伊万诺夫斯基和贝杰林克通过他们创造性工作发现了烟草花叶 病毒，从而开创了病毒学独立发展的历程。 自病毒发现直到上个世纪30年代初，病毒学研究主要集中在：分离和鉴定引起各种病毒性疾病的病毒；病毒对疾体所引起的特异性病理效应；病毒的传播方式和感染宿主范围；各种理化因子对病毒感染的影响等方面。 直到19世纪末，病毒才开始逐渐得以发现和鉴定。1884年，法国微生物学家查理斯·尚柏朗（Charles Chamberland）发明了一种细菌无法滤过的过滤器（Chamberland氏烛形滤器，其滤孔孔径小于细菌的大小），他利用这一过滤器就可以将液体中存在的细菌除去。1892年，俄国生物学家伊凡诺夫斯基（Dmitry Ivanovsky）在研究烟草花叶病时发现，将感染了花叶病的烟草叶的提取液用烛形滤器过滤后，依然能够感染其他烟草。1898年，荷兰微生物学家马丁乌斯·贝杰林克（Martinus Beijerinck）重复了Ivanovsky的实验，并相信这是一种新的感染性物质。 20世纪早期，英国细菌学家Frederick Twort发现了可以感染细菌的病毒，并称之为噬菌体。 阿里斯多德（Aristotle）在公元前四世纪就记述了病犬的疯狂和暴怒，通过咬啮还能将病魔传给其他的动物，此病也能传染给人（人畜共患疾病），在人体上这种病常被称作恐水病。法国人巴斯德（Pasteur）在1884年发明了狂犬疫苗。 1928年，H. B. Maitland和M. C. Maitland有了更进一步的突破，他们利用切碎的母鸡肾脏的悬液对牛痘苗病毒进行了培养。他们的方 法在1950年代得以广泛应用于脊髓灰质炎病毒疫苗的大规模生产。 美国科学家温德尔·斯坦利1931年，德国工程师恩斯特·鲁斯卡和马克斯·克诺尔发明了电子显微镜，使得研究者首次得到了病毒形态的照片。1935年，美国生物化学家和病毒学家温德尔·梅雷迪思·斯坦利发现烟草花叶病毒大部分是由蛋白质所组成的，并得到病毒晶体。随后，他将病毒成功地分离为蛋白质部分和RNA部分。温德尔·斯坦利也因为他的这些发现而获得了1946年的诺贝尔化学奖。烟草花叶病毒是第一个被结晶的病毒，从而可以通过X射线晶体学的方法来得到其结构细节。第一张病毒的X射线衍射照片是由Bernal和Fankuchen于1941年所拍摄的。1955年，通过分析病毒的衍射照片，罗莎琳·富兰克林揭示了病毒的整体结构。同年，Heinz Fraenkel-Conrat和Robley Williams发现将分离纯化的烟草花叶病毒RNA和衣壳蛋白混合在一起后，可以重新组装成具有感染性的病毒，这也揭示了这一简单的机制很可能就是病毒在它们的宿主细胞内的组装过程。 20世纪的下半叶是发现病毒的黄金时代，大多数能够感染动物、植物或细菌的病毒在这数十年间被发现。1957年，马动脉炎病毒和导致牛病毒性腹泻的病毒（一种瘟病毒）被发现；1963年，巴鲁克·塞缪尔·布隆伯格发现了乙型肝炎病毒；1965年，霍华德·马丁·特明发现并描述了第一种逆转录病毒；这类病毒将RNA逆转录为DNA的关键酶，逆转录酶在1970年由霍华德·特明和戴维·巴尔的摩分别独立鉴定出来。1983年，法国巴斯德研究院的吕克·蒙塔尼和他的同事弗朗索瓦丝·巴尔－西诺西首次分离得到了一种逆转录病毒，也就是现在 世人皆知的艾滋病毒（HIV） 二、病毒病预防治疗 目前病毒性疾病的防治措施主要是疫苗免疫接种和抗病毒药物治疗。人类与病毒斗争的历程发展到今天，对于危害严重的主要病毒性疾病，如艾滋病、丙型肝炎和流感等，仍未研究出价廉、安全、有效的病毒疫苗和药物；而且，不断出现的新的病毒性传染病对人类生命健康构成新的严重威胁。因此，病毒感染致病分子机理，以及以此为基础的抗病毒疫苗和药物研究是当前和未来一段时期病毒学研究中亟待加强和深入的重要领域，对人类重要病毒性病原的防治具有重要的理论和实际意义。 随着分子生物学理论和技术方法应用和渗透到病毒学研究，目前已完成了至少140多种病毒，10多种重要病原微生物(包括E.coli,结核分枝杆菌，幽门螺杆菌，支原体)全基因组测序。首先在人类重要致病性病原微生物感染和致病分子机理研究中取得较大突破。 随着病毒基因组复制、基因表达调控原理、病毒与宿主细胞的相互作用规律，病毒感染和致病的分子机制的揭示，以及分子病毒学在技术上的革新和进步，它将为人类克服和战胜病毒病做出贡献。在实践方面，病毒的研究对防治人类、植物和动物的病毒病作出了重要贡献。病毒疫苗的发展，为控制人类疾病（如天花、黄热病、脊髓灰质炎、麻疹等）提供了有效措施。 人类病毒病防治的发展方向，人类病毒病未来最有潜力的发展方向是基因治疗，下面以艾滋病为例介绍基因治疗在人类病毒病未来治 疗中的无限前景。 (1)由于HIV感染首先需要与免疫细胞表面的受体结合，所以体内转入可溶性的受体分子基因，如CD4、CCR5等，这些基因的表达产物进入血液后，可与HIV结合，从而阻断病毒入侵免疫细胞。 (2)通过基因转移使被感染细胞产生各种不同的蛋白质，干扰或阻止HIV在细胞内的复制。如将HIV蛋白的突变基因以及过量的HIV顺式序列转入被病毒感染的细胞内，这些基因的表达产物可与病毒的蛋白及顺式序列竞争，从而干扰病毒的正常复制过程。 (3)将自杀基因转入细胞中，当细胞没有HIV感染时，自杀基因并不起作用。当细胞遭受或已经遭受HIV感染时，HIV转录出来的特异蛋白便可以诱导自杀基因表达，从而特异性地杀伤感染了HIV的细胞，但对正常的细胞没有伤害作用。 (4)HIV感染人体时免疫系统会产生特异的针对HIV的淋巴细胞。从艾滋病毒携带者抽取血液，克隆培养HIV特异的CD8+细胞毒性淋巴细胞，再将这些细胞输回体内，它们能特异识别HIV病毒蛋白，释放淋巴毒素，清除HIV感染的细胞。 (5)针对HIV生活周期中重要的基因，合成相应的反义基因，抑制这些基因的表达，或合成核酶基因特异性地降解HIV表达的RNA。如反转录酶在HIV生活周期中起重要作用，而人体本身不表达这种酶，所以针对反转录酶基因合成相应的反义基因或将相应的核酶基因 转入体内，可阻断反转录酶基因的表达，从而抑制HIV在细胞染色体上的整合。艾滋病基因治疗已经取得一定的进展，目前能够在体外 有效抑制HIV的复制。但还有许多问题没有解决，如有效的、可调控的靶向基因转移系统，合适的动物模型等。要想在艾滋病基因治疗方面取得根本性的进展，还依赖于人类对HIV的致病机制的深入了解。虽然迄今为止还没有一个艾滋病患者因采用基因疗法而治愈，但作为一项新17 技术，尤其是出现还不到10年的新疗法，相信它一定能在未来产生强有力的治疗作用。 总结 病毒宿主的相互作用关系是21世纪病毒学面临的重要课题，对人类重要病毒性疾病病原与宿主细胞相互作用关系，病原复制、感染和致病的分子机理，以及新型抗病毒药物的研究具有重要推动作用，为预防和治疗病毒性疾病提供了理论依据。经过多年的努力，基因治疗已经有了较多的积累，也取得了较大的发展，在疑难疾病的治疗方面已显示出巨大的潜力，更重要的是在某些疾病如单基因遗传病的治疗方面是其他任何方法无法取代的。特别是人类基因组计划及功能基因组学的进展，为基因治疗提供了进一步发展的契机。如果切实加强基因治疗的基础理论研究，基因治疗必将会有重大进步。基因治疗的进步和发展必将推动医学、生物技术，甚至制药工业的相互交融和发展，不仅有助于提高我国的医疗水平和全民的健康水平，而且将促进我国生物高科技产业的建设和发展。面对当前病毒学发展的挑战和机遇，如何采取适宜的应对策略是提交给当代世界病毒界的一个重大课题。传统的病毒学理论和以病毒细胞培养技术所带动的技术革命极大地推动了二十世纪病毒学的发展并在其中占据了主流，解决了大多数 问题。而留给二十一世纪病毒学待解决的难题多是原有理论和技术所无法解决的，因而需要新的理论发展和技术创新，这是当代病毒学所面临的最大挑战。借助前人对病毒学研究和发现的成果，以及针对各类病毒性疾病开发出的药物和医学手段，目前的人类病毒性疾病的预防与治疗可以在循序渐进的发展模式中更上一个台阶，从而完成病毒学家肩负的保卫人民生命健康和维护社会经济稳定发展的历史使命。

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