艾滋病，即获得性免疫缺陷综合征（AIDS）,其病原体为人类免疫缺陷病毒（HIV），也叫艾滋病病毒。艾滋病是由两种逆转录病毒HIV-1和HIV-2中的一种所导致的感染，HIV-1在全球范围内造成了大规模HIV感染，而HIV-2造成的感染则主要集中在西非。

HIV属于病毒科慢病毒属中的人类慢病毒组，为直径100-120 nm的球形颗粒，由核心和包膜两部分组成，其核心衣壳内有两条完全一样的病毒单股正链RNA以及病毒复制所必需的酶类，包括逆转录酶、整合酶和蛋白酶；HIV最外层为包膜，来源于宿主细胞膜的膜质结构，其中嵌有外膜糖蛋白gp120和跨膜糖蛋白gp41（如图1所示）。

图1. HIV结构示意图（图源：Scistyle）

如同所有的病毒一样，HIV使用宿主细胞，通常是CD4淋巴细胞的遗传机制（复制子）复制病毒（如图2所示）。

1、HIV病毒首先黏附并穿透进入其靶细胞。 

2、HIV的遗传密码RNA，随即被释放入细胞中。病毒为进行复制，必须将RNA转换成DNA。这一过程需要使用逆转录酶（由HIV生成）来完成。HIV在这个环节很容易发生突变，因为逆转录酶在将病毒RNA转录成DNA的过程中很容易出错。

3、病毒DNA进入细胞核。

4、在整合酶（也是由HIV生成）的帮助下，病毒DNA整合至细胞的DNA之中。

5、此时，被感染细胞的DNA即可生成病毒RNA以及组装新病毒所需的蛋白。

6、RNA和短链蛋白质片段重新组装形成一个新的病毒。

7、病毒以出芽方式穿过细胞膜，并以一片细胞膜将自己包裹起来（形成病毒的包膜）。

8、出芽的病毒需经过成熟阶段才对其它细胞具感染性。另一种病毒酶（HIV蛋白酶）将病毒芽胞内的结构蛋白切去，使其重整形成病毒的成熟形式。

用于治疗HIV感染的药物即是根据HIV的生活周期而开发的。此类药物具有抑制病毒复制、附着和进入细胞的三种重要酶（逆转录酶、蛋白酶和整合酶）。

HIV感染人数创新高，中国新增超全球均速

HIV-1起源于非洲中部，在20世纪上半叶的时候，因一种亲缘关系密切的黑猩猩病毒首次感染人类而出现。20世纪70年代末，HIV-1病毒开始在全球传播，到1981年，艾滋病首次被人类识别。

联合国艾滋病规划署发布最新报告（如图5所示）显示，自艾滋病流行以来，已有7930万人感染，3630万人死亡。截止2021年6月30日，全球有3770万艾滋病毒携带者。2020年，艾滋病新增感染者150万，接受抗逆转录病毒治疗者2820万，死亡者68万。大多数 (86%) 新发感染发生在发展中国家；半数以上发生在撒哈拉以南非洲的女性中。然而，在许多撒哈拉以南非洲国家，新的HIV感染数量大大下降，部分原因是国际社会为预防提供治疗和策略。

全球约3800万名HIV携带者（图源：UNAIDS官网）

根据中国疾病预防控制中心数据（如图所示），截止2020年底，我国HIV现存感染者100万左右，年发病率呈上升趋势。2019年1-10月全国共检测2.3亿人次，新报告发现感染者13.1万例；截至2019年10月底，我国报告存活感染者95.8万人。从国家统计局年新发病例数据来看，2019年我国新发艾滋病病例7.12万人，同比增长10.96%。中国HIV存量感染者和新发艾滋病病例均呈现上升趋势，增速超过全球平均水平。

2010-2020年8月中国艾滋病新发病数及死亡数统计
（数据来源：中国疾病预防控制中心｜制图：生物探索编辑团队）

复杂的HIV，困难的疫苗研发

2021年，是人类首次报告艾滋病病例40周年，但还没有针对HIV的特效治疗方法，用于治疗HIV感染的药物只能控制病毒复制，不能彻底清除病毒。因此，研制安全、有效的疫苗是控制HIV传播的重要手段之一。HIV易感者通过接种艾滋病疫苗，发生免疫反应，从而产生对疾病的特异抵抗力，提高免疫水平，达到预防和治疗HIV的目的。

自1983年起，HIV疫苗的研发从未间断，但尚未有获批的疫苗上市。HIV疫苗的研发为何如此艰难？这归因于HIV病毒的变异、隐身和逃避免疫控制。

HIV表面的蛋白质有一层糖分子包裹，就好比穿了一件外套，导致免疫系统难以识别HIV，从而无法产生抵御感染的抗体；

HIV作为一种逆转录病毒，带有的逆转录酶极易出错，导致其变异速度极快，人体的免疫系统完全跟不上，单个HIV感染者体内的病毒变化，要比全世界范围在一个流感季节里累积的流感病毒变异还要多；

HIV分为两种主要类型，每个类型下面又有多种亚型，不同亚型在流行过程中不断重新组成新的亚型；

疫苗研发缺乏合适的动物模型；

疫苗研发缺乏资金。自2010年以来，艾滋病疫苗研发的资金支持有所减少，85%的资金由美国政府和比尔及梅琳达·盖茨基金会提供。2018年，两者的总贡献资金约为6.8亿美元。

因此，国际艾滋病疫苗倡议协会（IAVI）副主席劳佛表示：“HIV给疫苗研发带来的挑战在于：它几乎可以说不是一种病毒，而是数百万种不同的病毒。”

基于上述原因，虽然从上世纪末开始就有各种不同技术路线的HIV疫苗进行了临床前和临床的研究（如表1表2所示），有病毒载体疫苗（腺病毒、痘病毒），有DNA核酸疫苗，也有蛋白亚单位疫苗的，但其中有四五个试验早早宣告失败，剩下几个屈指可数的研究，一直持续到近两年，最终同样也是尴尬收场。

表1. HIV疫苗主要类型

数据来源：[3]｜制表：生物探索编辑团队

表2. 近期HIV疫苗临床试验

数据来源：[4]｜制表：生物探索编辑团队

难道HIV疫苗的研发就束手无策了吗？是否可以生产出一种疫苗来提供针对这种病毒的免疫力。2009年获得的 RV144试验的结果是一项重大突破，表明预防性HIV-1疫苗是可能的。实验结果表明：RV144试验的疫苗效力在12个月时为60%，在3.5年时为31%。

基于RV144试验结果，科学家们在南非开展了一项类似的试验HVTN702。该疫苗方案旨在提高RV144的功效和免疫反应持续时间。RV144的修改包括由于区域差异改变疫苗中存在的进化枝，将蛋白质增强中的佐剂从明矾改为MF49，并将疫苗接种的时间从六个月内注射四次改为十二个月内注射五次。然而HVTN702被提前终止，因为独立数据和安全监测委员会发现疫苗无效，接种疫苗的参与者与接受安慰剂的参与者的HIV感染人数大致相同。

结论：要解决HIV疫苗研发，需要更多的研究、资金和临床试验。研究人员已经研发疫苗30年，嵌合抗原、广泛中和抗体和诱导广泛中和抗体的基因治疗应用显示出显著进步，并可能在未来为我们提供HIV-1疫苗。让我们共同期待，艾滋病疫苗走进千家万户普通百姓的那天。

题图来源：Scistyle，仅用于学术交流。