《Science》HIV病毒进化网路机制

　　

 艾滋病病毒，这个人类研究了28年之久一直没有找到突破点的病毒就像一个坚不可摧的堡垒一样，艾滋疫苗和艾滋治疗研究相继失利，现有的治疗也频发耐药。关于耐药的研究，最新Science发表了一篇在线版文章Evolutionary Dynamics of Complex Networks of HIV Drug-Resistant Strains: The Case of San Francisco。

 

艾滋病病毒(HIV)耐药导致高效抗逆转录病毒治疗失败的问题,近年来受到越来越多的关注.主要是由于病毒的逆转录酶和蛋白酶的基因突变降低了HIV对药物的敏感性.在耐药突变的逐渐累积以及药物选择压力的双重作用下,HIV最终可以发展为对同一类别中不同药物,甚至不同类别药物的交叉耐药.对HIV耐药机制的阐明以及耐药检测方法的改进,对于指导临床治疗减少耐药发生具有重要意义.

 

文章由来自加州大学David Geffen医学院生物模型研究中心、加州大学医学院艾滋病研究中心的科学家完成，通讯作者是Sally Blower教授，她是一位优秀的生物信息学家和进化研究学家。主要通过数学模型研究多种致病菌和病毒的发病与耐药模式，擅长用Monte Carlo算法。

 

Sally Blower领衔的研究小组设计一个复杂的多线程的生物网络结构模型来研究HIV病毒的抗逆转录病毒治疗（antiretrovirals，ARVs）的机制。

 

使用这个模型，Sally Blower研究小组可绘制出HIV病毒抗逆转录的演化路线，掌握其演化的规律，并预测其未来抗逆转录演化的趋势。使用经典的进化树模型，科学家们鉴定出影响HIV耐药演化的关键免疫位点、病毒位点，以及影响抗逆转录治疗的病毒位点。

 

分析结果表明，60%的HIV病毒在进入患者体内后存在一种自我启发的表观遗传变化制（self-sustaining epidemics）。这些自我启发的表观遗传学变化诱导耐药性的产生，每一株病毒进入体内都可能产生不同的变异模式。

 

这样的耐药变异使得全球面临着HIV耐药的危机进一步加深。

 

本周，PNAS也发表了一篇生物信息学专家，哈佛大学刘军教授发表的HIV病毒耐药研究，刘军教授是哈佛大学著名的生物信息学专家，他擅长Monte Carlo算法，他开发的Monte Carlo新算法受到生命科学的关注。主要课题有基因调控网络，基因序列基础上的蛋白分析，连锁平衡不稳，种系发生研究等。

 

刘军教授研究组利用数学建模和计算机模拟方法检测了3种抗逆转录病毒药物在病毒生存所需的2种病毒酶（蛋白酶和逆转录酶）引起的突变的相互作用。

 

刘军研究小组发现，出现在蛋白酶特定序列上的一组突变可以破坏抗逆转录病毒药物印地那韦（indinavir）与蛋白酶的结合。类似地，在逆转录酶上的三组突变很可能相互作用，从而防止齐多呋定(AZT)与它的靶标相结合

 

这些发现可能代表了一项追踪艾滋病病毒耐药性发展的技术，而且可能产生一种帮助医生设计最优治疗方案的方法。

（生物通 张欢）

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