目前临床上使用的抗病毒治疗方法有哪些?
病毒是一类比较原始的、有生命特征的、能够自我复制和严格细胞内寄生的非细胞生物,它们结构极为简单,多数缺乏酶系统,只能依赖宿主细胞来合成其核酸和蛋白质,然后装配成病毒颗粒而增殖。病毒主要有下列基本特征:(1)个体微小,可通过除菌滤器,大多数病毒必须用电镜才能看见;(2)结构简单,仅有一种类型的核酸,或DNA或RNA;(3)严格的活细胞(真核或原核细胞)内自我复制增殖;(4)具有受体连结蛋白 (receptor binding protein),与敏感细胞表面的病毒受体连结,进而感染细胞。病毒可感染人类引起多种疾病,严重危害人类的健康和生命。病毒感染人体的过程主要为:吸附、穿入、脱衣壳、病毒核酸复制、病毒蛋白质合成、装配成成熟的病毒颗粒然后释放到细胞外。抗病毒治疗一般都是针对病毒入侵人体的这几个环节来达到阻止病毒入侵人体的目的。下面就抗病毒治疗的研究进展进行详细讲述。
一.抗病毒药物的应用
据不完全统计,约60%流行性传染病是由病毒感染引起的。全世界已发现的病毒超过3000种,且该数字仍在迅速增加。 ——挑战与希望:抗病毒治疗
抗病毒药物是治疗病毒感染性疾病的主要药物,特别是自艾滋病流行以来,抗病毒药物的研究与开发进入了鼎盛时期,新的药物不断面市。归纳起来主要有以下几种:
(一) 核苷类药物
系化学合成的抗病毒药物,主要有无环鸟苷(阿昔洛韦,acyclovir),羟甲基无环鸟苷(更昔洛韦,ganciclovir)等。其主要作用机理是进入被病毒感染的细胞,与2’脱氧鸟苷三磷酸竞争DNA聚合酶,从而抑制病毒DNA的合成。
(二) 非核苷类药物
主要有膦甲酸钠(foscarnet sodium),三氮唑核苷(利巴韦林,vibarvirin)和金刚烷胺(amantadine)。主要通过抑制病毒 mRNA 的转录来达到抗病毒的作用。
(三) 几种新上市的药物
扎那米韦(zanamivir,商品名:Relwnza)和磷酸奥司它韦(oseltamivir phosphate,商品名达菲),均为神经氨酸酶抑制剂,可选择性的抑制流感病毒表面的神经氨酸酶,抑制流感病毒的复制[1]。神经氨酸酶是呼吸道病毒复制的关键酶,能够使唾液酸和细胞表面蛋白之间的化学键断裂,从而使新合成的病毒和被感染的细胞分离,进而感染附近的细胞,抑制神经氨酸酶可以防止病毒向呼吸道其它细胞扩散。其中,达菲是一种治疗流感的口服抗病毒药物。这一类药物能够防止流感病毒在体内扩散,通过这种作用方式,达菲能够有效对抗所有和临床有关的流感病毒株,可用于流感的预防和治疗。达菲的生产过程中使用的原料莽草酸是从八角茴香中提取出来的。除了从八角茴香中提取之外,罗氏还开发了一种发酵的方法来生产莽草酸。2001年12月,达菲在中国上市。目前,罗氏制药生产的抗流感及禽流感药物达菲,被世界卫生组织推荐为预防和治疗禽流感的首选药物。
(四)抗病毒药物存在的缺陷
迄今临床应用的抗病毒药物种类极少,且其作用机制相似,它们大都只对复制活跃的病毒有效,而不能清除潜伏状态或非复制期病毒。长期使用不仅可出现药物的毒性作用,而且易诱导产生耐药的病毒株,另外停药后易复发,这些大大限制了它的使用。已有报道表明,部分HIV感染患者经过长达100周以上的高效抗逆转录(HAART)治疗后,仍可发生病毒毒力的回复[2]。
二.干扰素(interferon, IFN)
是一类能提高机体免疫力,具有抗病毒抗肿瘤作用的细胞因子,干扰素有两个主要亚型,即Ⅰ型和Ⅱ型,它们可被不同的受体识别。IFN-tau是Ⅰ型干扰素的新成员,它有其它Ⅰ型干扰素所具有的治疗作用,但它在高浓度时对细胞的毒性作用比其它Ⅰ型干扰素小,并且没有种属特异性,可在口服给药后仍有活性[3]。
(一)干扰素的抗病毒作用机制
各种细胞表面都存在IFN受体,IFN与同种细胞受体结合后,经细胞内途径激活干扰素刺激基因(ISG),诱导合成几种抗病毒蛋白,最终使病毒RNA降解或抑制病毒蛋白翻译,从而使细胞在数分钟内形成抗病毒状态。常用的几种干扰素有:
1.单一亚型干扰素IFN-α-2a,IFN-α-2b,IFN-α-2c等。Lau GK等将814名HBeAg阳性的慢性乙型肝炎患者分成三组,分别给予IFN-α-2a、IFN-α-2a联合拉米夫定(lamivudine)、拉米夫定(lamivudine)。经过72周的治疗观察后发现,单独给予IFN-α-2a或IFN-α-2a联合拉米夫定(lamivudine)患者的HBeAg及HBsAg的血清转阴率和对乙型肝炎病毒(HBV)DNA的抑制效率明显比单独给予拉米夫定(lamivudine)的患者高。这表明对于HBeAg阳性的慢性乙型肝炎患者,IFN-α-2a的疗效明显优于拉米夫定(lamivudine)[4]。
2.复合干扰素(consensus interferon ,CIFN),是一种以基因工程技术合成的新型干扰素。目前用于丙型肝炎的抗病毒治疗。
3.长效干扰素(peg-IFN),是第二代干扰素,系IFN-α与惰性分子聚乙烯二酸(PEG)的结合物,分子量增大至1.2Kda,使其半衰期延长,可在体内较长期维持有效的血药浓度,每周只注射一次,现有peg-IFNα-2a和peg-IFNα-2b两种试剂,目前也主要用于治疗慢性丙型肝炎。
三.基因治疗在抗病毒治疗中的应用
基因治疗(gene therapy)是指通过基因转移或基因修饰的方法,将具有表达功能的基因导入到相关细胞和组织中,使其转录和翻译的产物发挥治疗作用的一种治疗方法。
(一)干扰素在基因治疗中的应用
干扰素的抗病毒机机制在上面已详述,它作为一种有治疗作用的蛋白分子。由于它在血液中的半衰期比较短且在血液中的浓度不稳定,所以限制了它的应用。但如果将干扰素应用于基因治疗,即用合适的载体把干扰素的基因导入体内特异的组织,就可克服以上缺点,在病毒感染部位产生相对恒定的浓度,并可大大减少其副作用[3]。
(二)反义策略
反义策略,即利用寡核苷酸与互补的RNA序列结合以抑制蛋白质的合成或病毒RNA复制的方法。常用的反义核苷酸是一短的RNA或DNA片断,通常是2—12个核苷酸。它与目的RNA结合后至少通过三种机制起作用来抑制基因的表达,包括RNase—H介导的目的RNA的断裂,阻止核糖体亚基与mRNA结合,另外还可干扰mRNA的正确剪接。反义核苷酸在导入机体前一般要经过一定的化学修饰,这样可使其能够抑制核酸酶对它的水解作用,从而增强其稳定性。
核酶是指一类具有双重特性的RNA分子,一是能识别特异的靶RNA序列并与之结合具有反义核酸的特性,二是具有酶活性,能通过特异性位点切割降解靶RNA序列。核酶比反义RNA阻断活性至少高100倍,它作为抗病毒基因的新型分子,已受到广泛的重视,成为抗病毒基因治疗研究中重要的组成部分。具有催化活性的RNA分子其主要成员是锤头状核酶和发夹状核酶。根据反义寡核苷酸和核酶的作用机制,我们可以人工合成特异序列的RNA分子,使其选择性的抑制病毒的mRNA,进而抑制病毒的复制,从而起到抗病毒的作用[5,6]。几种锤头状核酶已成功应用于对HBV RNA的灭活,其目标序列有poly(A)和HBV尾部的核心区域等[7]。抗HPV的核酶对HPV的抑制作用也有成功的报道[8]。
(三)RNA干扰
双链RNA(dsRNA)诱导与之同源的mRNA降解,从而导致基因沉默的现象或机制被称作RNA干扰(RNA—interferene, RNAi),RNAi现象最初是在对植物和线虫的研究中发现的,它作为一种生物体内自然现象广泛存在于一些真菌,植物和动物中。
自RNAi现象报道以来,很多学者对此进行研究,并相应提出了RNAi的机制,但都大同小异。在RNAi开始的第一步,长的双链RNA被加工成短的RNA(siRNA),加工过程需要ATP和RNaseⅢ核糖核酸酶家族,然后siRNA与RNA介导的沉默复合物(RISC)结合,进而导致目的基因的断裂。
RNA干扰是一种在进化上保守的抗病毒机制,可引起生物细胞内特异序列基因的缄默现象,RNA干扰是生物进化的结果,是生物体对病毒基因等外源性入侵核酸的一种保护性机制[9]]。许多病毒的基因组都是RNA,即使是DNA病毒在它的生活周期中也会产生双链RNA,这就使RNA干扰在细胞内发挥抗病毒作用成为可能。
RNAi介导的病毒抑制效应可以在不改变病毒感染细胞基因表达的前提下来实现。RNAi现已通过抑制可以引起AIDS的细胞因子和病毒因子来抑制HIV的复制,有研究表明已成功地通过siRNA来抑制HIV-1的tat蛋白而达到了抑制其复制的效果[10]。Novina等设计了针对CD4分子的siRNA,导入细胞后可使细胞表面的CD4分子表达明显减少,可以防止病毒的入侵,从而保护细胞免受HIV的感染[11]。Kapadia等通过针对HCV的siRNA也达到了对HCV较好的抑制效应[12]。Victor等认为尽管RNAi可对许多病毒产生抑制,但其在抗病毒方面的应用,在今后应该是通过siRNA来证实宿主细胞中哪些成分对病毒的复制是必需的,从而采取相应的措施来达到抗病毒的作用[13]。
与其他干扰基因表达的策略相比,RNA干扰有明显的优势,表现在:1)高度的特异性,在RNA干扰中仅仅一个碱基的改变就会大大降低RNA复制的效率。2)高效性,RNA干扰可使目的基因的表达降低90﹪以上。3)长效性,RNA干扰产生的效应可被传递给子代[14-18]。
(四)在基因治疗中遇到的难题和病毒基因治疗的前景
虽然基因治疗的研究已取得了不少进展,但总体上仍不够理想。基因治疗遇到的主要困难是在转移基因到足够数量的靶细胞并使基因表达的方面,这个问题困扰基因治疗的整个领域。
载体作为外来抗原可激活机体的免疫应答,从而可使载体失活,而且载体导入人体后有可能对患者造成严重的后果。因此在将载体导入人体之前,其安全性问题是值得考虑的[19-20]。尽管病毒的基因治疗方法还不是很成熟,但发展前景广阔,在不久的将来一定会发挥其最大潜能。
四.疫苗的应用[21]
疫苗是最早用来抗病毒的方法,在人类尚未揭开病毒神秘的面纱之前,已经学会使用疫苗来预防疾病了,这是古代医学的一大胜利。疫苗最早来源于中国医学史上“以毒攻毒”的思想,它包含了最早的免疫概念。公元四世纪初,近代名医所著《肘后方》中,记载了一种特殊的《疗狂犬咬人方》:人如被狂犬咬伤,便将那只狂犬杀掉,把大脑贴在被咬伤口的地方,即可防治狂犬病。然而现代疫苗的发明人被公认的是詹纳。
大多数疫苗是根据免疫机制来设计的,即通过刺激机体的免疫系统,使其在以后暴露于特定的病毒时,免疫群体的患病率和死亡率得以降低。多种抗病毒疫苗的研制成功,在历史上创造了消灭天花和控制脊髓灰质炎、麻疹等烈性及重症传染病的奇迹。
从生产疫苗所使用的技术来看,病毒疫苗可分成传统疫苗和新型疫苗两大类。传统疫苗包括灭活疫苗、减毒活疫苗和用天然病毒的某些成分制成的亚单位疫苗;新型疫苗主要指基因工程技术生产的疫苗,包括基因工程亚单位疫苗、基因工程载体疫苗、核酸疫苗、基因缺失疫苗等。
从近百年来的历史情况来看,一个非常明显的事实就是病毒疫苗在人类控制病毒性疾病过程中的功劳远远大于抗病毒药物的使用,但疫苗也有一些不尽人意的地方。首先,一些重要的病毒性疾病的病原研究尚不够充分,它们在宿主细胞内尤其在人体内的增殖及由此引起的病理学机理也不十分清楚,因此对其疫苗的设计和选择本身就无法在一种具有可预测性的理论基础上进行。其次,许多病毒,例如HIV,冠状病毒,流感病毒等,均有较强的抗原变异特性,以致于无法掌握什么样的抗原才能诱导相对有效的免疫应答。再者,疫苗是一种“后之后觉”的产物,所以它的应用受到了一定的限制。
五. 微生态制剂在抗病毒治疗中的运用
病毒感染性疾病可以导致体内微生态环境的变化,反之,微生态失衡也会加速病毒感染性疾病的致病,二者之间的相互作用是促使病毒感染性疾病发生发展的重要因素之一,其中细菌微生态失衡,即菌群失调,在一些病毒感染性疾病中占有重要的地位,微生态制剂的应用日益成为这些疾病治疗的重要措施。
目前使用的微生态制剂主要有整肠生(含需氧地衣芽孢杆菌)和丽珠肠乐(含双歧杆菌和乳酸杆菌)。它们已广泛运用于慢性肝炎的治疗中。
六.中医药在病毒感染性疾病治疗中的应用
病毒感染属于中医学中“疫毒”、“瘟疫”范畴,疫毒之邪从肌表口鼻而入,蕴于脏腑而发病.中医防治病毒感染性疾病主要通过阻断病毒繁殖过程中的某一环节而直接抑制病毒,促进机体的特异性和非特异性免疫,从而提高机体的免疫功能。它在病毒感染性疾病治疗中的应用比较广泛.临床观察和实验室研究也表明中医药治疗确有优势,研究和开发新的抗病毒感染性疾病的中医药有着广泛的前景[22,23]。
七.结论
全面了解病毒与宿主细胞及机体之间的关系,确立更多关键环节作为抗病毒靶点来进行药物开发,是今后抗病毒治疗的主要研究方向。在基因治疗方面,现在大多是通过抑制病毒的某些基因表达来起到抗病毒的作用。在宿主体内一定存在某些基因是病毒复制所必须的,我们可以通过抑制这些基因的复制来达到抑制病毒复制的目的,并且这种抑制不会对人体产生大的影响。在载体设计方面,如何能设计出一种既不引起机体免疫应答,又安全高效的载体,是我们面临的一大挑战。另外,随着抗病毒中医药的研究深入,祖国医学必将为控制病毒感染性疾病作出贡献
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