人类免疫缺陷病毒(HIV)本周被置于显微镜下。我们将了解这种病毒是如何劫持细胞来构建新的艾滋病毒颗粒的，并了解科学家离开发出阻止感染的疫苗还有多远。在新闻中，我们了解到肺部的苦味感受器如何导致新的哮喘治疗方法，我们的祖先如何在吃肉的同时享用蔬菜，以及基因疗法如何提供摆脱抑郁症的方法。此外，乐高如何帮助大学生在工程领域建立创造性的职业生涯……
在这一集里
哮喘的发现给…肺吗?
众所周知，人类的舌头可以尝出五种感觉——甜、盐、苦、酸和神秘的鲜味。这是由于我们味蕾中不同的分子受体。但美国科学家的研究表明，苦味感受器实际上在我们的肺部和舌头中都发挥着作用，这可能会带来治疗哮喘和其他肺部疾病的新方法，这些疾病影响着全球约3亿人，包括我!
这项工作建立在
我们曾在2009年的节目中报道过这个发现在那里，研究人员首次发现，在我们的舌头上检测苦味的受体也可以在我们的肺部找到，潜伏在呼吸道周围的特殊毛细胞上。它们被认为是用来检测我们呼吸的空气中的有害物质，并刺激肺部排出它们，比如产生更多的痰。现在，马里兰大学的Stephen Liggett和他的团队在《自然医学》杂志上发表了一篇论文，表明同样的苦味感受器也可以在气道肌肉细胞中找到。
研究人员认为，用苦味化学物质刺激这些苦味感受器可能会导致肌肉细胞收缩，使呼吸道变窄，引起咳嗽，从而避免吸入任何难闻的东西。但事实上，他们发现了相反的结果——苦味的化学物质会导致肌肉细胞内钙的大量增加，使它们放松，并使呼吸道变得更开放。而且这不是一个小的影响——它比他们看到的被称为-肾上腺素能受体激动剂的化学物质的影响大三倍——这种分子通常用于缓解由哮喘和其他肺部疾病引起的气道收缩。
科学家们认为，刺激这些苦味感受器可能是治疗哮喘或其他疾病(如慢性阻塞性肺病)的有效方法。世界上有成千上万种自然产生和人工制造的苦味化学物质，所以至少有一种——可能更多——可能适合作为药物。实验室研究表明，将苦味受体激活剂与目前的哮喘治疗相结合——比如我之前提到的肾上腺素能受体激动剂——可能会产生更大的效果，因为这些药物对肺部的作用方式不同。但这可能意味着你的哮喘吸入器味道很难闻!
抑郁症的基因治疗
将一种基因注入大脑的某个区域，可能是治疗传统疗法无效的抑郁症患者的关键。
《科学翻译医学》，康奈尔科学家
Brian Alexander和他的同事展示了如何操纵大脑伏隔核区域的p11基因来改变行为。
这种基因在神经细胞对血清素(一种让大脑感觉良好的神经递质化学物质)敏感的过程中起着作用。通过基因工程改造而缺乏这种基因的老鼠，表现出与抑郁症一致的行为，包括缺乏让对照组动物觉得有益的兴趣活动。但是，通过使用一种改良的腺相关病毒作为载体，将该基因重新添加到伏隔核中，伏隔核被认为是大脑的主要快乐中心，研究小组发现，先前缺乏p11的小鼠开始表现得像正常对照小鼠一样。
有趣的是，对死后抑郁症患者大脑的研究表明，人类p11基因在这些受试者的相同大脑区域中也以低得多的水平存在，这表明在老鼠身上起作用的可能也适用于人类。临床试验已经在帕金森氏症患者身上进行，目的是添加治疗性基因，以治疗这种疾病的一些症状，同样的技术也可以用于向抑郁症患者传递额外的p11拷贝。
但是，在近期内，研究人员现在也将集中精力寻找其他方法来操纵p11基因的活动，这可能会提供一系列对抗抑郁症的新方法。
迄今为止确认的最遥远的天体
布雷默教授，布里斯托尔大学
本周，一个由天文学家组成的国际小组证实，他们看到了迄今为止所见过的最遥远的物体。本·瓦尔斯勒采访了布里斯托尔大学的马尔科姆·布雷默教授，以了解更多信息。
马尔科姆:我们试图找出极其遥远的星系——在这种情况下，是一个单独的星系——这样我们就可以了解星系演化的早期阶段。我们在宇宙历史的早期就看到了这个星系。因此，我们认为它将告诉我们很多关于星系如何形成的早期阶段，然后从非常小的构建块，比如这个星系，演变成像我们今天看到的银河系这样的更大的星系。而且，我们在宇宙的一个特定时间看到这个物体，在那里充满宇宙的气体状态发生了转变，我们希望能够利用这个星系作为探测器。
本:那么，如果我们稍后回到用这个星系的光作为探测器来测量宇宙学，首先，告诉我更多关于这个星系的事情。我们认为这是一个非常大的红移。这到底是什么意思呢?
马尔科姆:红移是测量宇宙在光子从星系发出，辐射从星系发出，到我们接收到它的时间之间膨胀了多少。所以大约8.5的红移实际上与宇宙在线性维度上拉伸了9.5倍有关。
本:那这意味着到达我们这里的光到底有多老呢?
马尔科姆:这实际上意味着光是在宇宙大爆炸后大约6亿年发出的，而我们现在接收到的是131亿年之后的光。光到达我们所需要的时间，同样，我们感兴趣的光，最初是以紫外线发射的，我们接收到的是红外线，因为宇宙的膨胀把所有来自星系的辐射波长拉长了那么多，到我们真正接收到辐射的时候。
本:那么，这个新星系，有什么特别之处使我们能够看到它吗，即使它离我们那么远?
Malcolm:嗯，我们希望不是这样，因为我们试图描述的是这些距离的典型星系。为了找到这个天体而搜索的天空区域是由其他天文学家使用哈勃太空望远镜和一个全新的红外摄像机进行搜索的他们得出了一个天体的目录他们认为这些天体在很远的地方。它们中的任何一个都可能在这个物体的距离上，甚至稍微大一点。所以我们实际上希望的是，这是一个典型的，非常非常遥远的物体。只是碰巧，因为我们花了很大的努力，这是我们第一次确认在这么远的地方。
你之前提到我们可以用它来探索宇宙。因为这些光是在宇宙非常年轻的时候发出的，我们能从这些光中确定宇宙的状态吗?
马尔科姆:嗯，我们预计这个物体是在充满宇宙的氢改变状态时被观测到的。在此之前，氢是凉爽的中性物质，就像地球大气层中的气体一样。但是，在某个时刻，有什么东西电离了这些气体，其结果是中性氢对这些星系发出的大部分辐射是不透明的。但当它被电离，有效带电，加热时，它变得透明，你可以看到从这些星系中逸出的光。这是宇宙进化的重要一步。知道它何时开始，何时结束，以及是什么导致了加热，气体的电离，对天文学家来说是一系列重要的问题。如果我们理解了这一点，我们对早期宇宙的了解就会比现在多得多。
所以，观察这个遥远星系的光谱，我们不仅可以知道它有多远，有多大的空间被扩张了，而且通过观察气体吸收了一些光从而被电离的地方，我们也可以开始了解这个星系周围的情况。
马尔科姆:没错，这个星系的一个特殊之处在于，尽管我们已经探测到它，并且探测到它内部有氢的迹象，但它本身似乎不够明亮，不足以在更大范围内将周围的氢从中性转化为电离气体。因此，我们怀疑我们所看到的是其他星系的特征这些星系要么在我们看到这个星系之前非常明亮，要么只是很多小星系太暗而无法探测到，它们实际上已经为这个物体挖掘了中性氢。它本身，我不认为能够执行这个过程。
本:所以这是其他星系的证据，它们仍然太暗，我们用现有的技术无法看到，但它们一定存在过，才能产生这种效果。我们的下一步是什么?我们该如何开始寻找这些星系呢?
Malcolm:这些观测结果显然已经突破了我们目前太空和地面望远镜技术的极限，但天文学领域的技术进步很快就会发生。例如，我们将在地面望远镜上安装新的仪器，我们现在正在使用。而且，在接下来的几年里，将会有哈勃太空望远镜的继任者，这是詹姆斯·韦伯太空望远镜。从长远来看，我们希望在地面上建造超大的望远镜，镜子的尺寸为30-40米，而目前大型望远镜的典型尺寸是8米的镜子。这将对这类物体更加敏感，希望我们不仅能够探测到这些物体，还能得到它们更好的光谱，因此能够告诉你更多关于它们的物理状态。
猛犸牛排配蔬菜吗，先生?
考古学家在欧洲的几个遗址发现了证据，证明我们石器时代的祖先在厨房里动手的时间比我们最初想象的要早得多。
意大利研究员Anna Revedin在《美国科学院院刊》上写道
和她的同事们分离并鉴定了粘在石器上的淀粉颗粒，包括从意大利、俄罗斯和捷克共和国的三个考古遗址中发现的原始杵和臼。
重要的是，这些遗址，其中一个包含两只猛犸象和一个大壁炉的遗骸，可以追溯到大约3万年前，那个时候的早期人类被认为主要是肉食性的，不像一般的青少年那样喜欢吃蔬菜。
但对从遗址中找到的工具进行仔细的显微镜检查证实，这些工具的使用者正在收集富含淀粉的植物，主要是有根茎的物种，他们可能会把这些植物磨成原始的面粉。
此外，研究小组认为，为了让食物美味可口，释放出足够的卡路里，让锻炼变得有价值，他们还必须把收获的食物煮熟。
大约12000年前，当第一个农场出现在美索不达米亚时，大规模的植物加工已经建立起来。然而，在此之前，将植物产品纳入普通人类饮食的了解要少得多。
现在我们知道，即使是早期的欧洲人也偏爱旧石器时代的肉和两种蔬菜……
行星地球-测量地球磁场
英国地质调查局的艾伦·汤普森
地球不断受到每小时100万英里的带电粒子漩涡的轰击，这些粒子不断地从太阳流出。幸运的是，地球磁场保护我们不受太阳风的影响，但太阳活动的突然激增仍然可以克服这一保护屏障，导致卫星和电力线受损。一个戏剧性的例子发生在19世纪中期，行星地球播客主持人理查德·霍林厄姆在爱丁堡英国地质调查局的档案中会见了地磁学家艾伦·汤普森，揭露了这一事件的磁场记录。
理查德-……都用薄纸包起来了。
艾伦-因为我们想保护它。
理查德:它看起来就像古代羊皮纸，不是吗?上面有一条弯弯曲曲的线。这是相纸上的痕迹这是什么，9月，不，是1859年8月31日。
艾伦:从8月31日到9月1日，我们在这里找到了两条线索。其中之一是那天指南针指针的变化。大多数时候，它不会有太大的变化，在正常的一天中只有十分之一度的变化，但在这个事件中，在记录的最后，有一个突然的爆发。
哇!它完全超出了标准。
艾伦:那是巨大的，那标志着太阳x射线辐射的到来。那天太阳上发生了一些事情我们看到了这方面的第一个记录。它的工作原理是x射线电离大气中的气体，这些电流产生磁场，这就是我们的仪器所测量的。我们发现了这个现象，我们知道这个现象发生在太阳耀斑之后，第一个被天文学家理查德·卡灵顿亲眼目睹的耀斑，所以他的说法是以他的名字命名的。这是1859年的卡灵顿事件，这是我们认为有记录以来最大的磁暴。
理查德:那么在1859年，会有人注意到吗?如果他们不测量它，地球上有人会注意到这种太阳活动吗?
艾伦-是的。那是维多利亚时代，我们有电报系统。有人称之为“维多利亚时代的互联网”。电报操作员通常会使用电池为系统供电，但当北极光正如火如荼地进行时，他们不需要这样做。他们只是断开了连接，而这次大型太阳活动产生的自然电磁变化，这次磁暴，可以直接为维多利亚时代的互联网供电。
理查德-所以它可以直接利用太阳为电报供电。
艾伦:是的，还有报道说发生了火灾，有人被电击，所以在那个时候，这不是一件小事。
理查德:好的，艾伦。我们已经到了大楼的另一端。我们现在在屋顶上，这几天你就是这么做的。
艾伦:现在，我们在遥远的地方有一系列自动仪器，叫做“磁观测站”，我们在英国有三个，我们面前的仪器是我们用来校准这些自动仪器的一种方法。
Richard - Chris Turbot，你已经为我们准备好了这个乐器。它能测量什么?它看起来就像测量员的工具。
克里斯:这就是它，你可能会在路边看到测量员使用它。它是一个黄色的经纬仪，放在一个木制的三脚架上。它有点不同，所有的磁性成分都被去掉了，所以里面没有铁和钢。都换成了铜和黄铜之类的东西。它已经被改造了，因为我们在它上面放了一个磁通门磁强计，这是一个小仪器，它对它指向的磁场方向很敏感，我们可以旋转它来寻找磁场的方向。(哔哔声)这告诉我，我们实际上有点偏离了，如果我把经纬仪和它上面的磁力计一起旋转，它就会通过。就从这里走过去，再往回走一点，就到了。就是这样，零。这就是它的排列。
现在，除了建立过去的记录，这样做还有什么意义?我们能用它来预测将要发生什么吗?
艾伦:我们所做的一件事是与世界各地的其他研究所交换数据，这使我们能够建立模型和地图，了解该领域是如何变化的。在这个过程的一部分，是的，在某种程度上，我们可以预测磁场的长期变化，但实际上，只能提前一年左右，这就是为什么我们必须继续这个测量和建模的过程，以建立更好的地图。有了一点科学的洞察力，是的，我们想把它向前推进一点，而不仅仅是提前一年。
理查德:你认为在我们的有生之年，我们会看到像1859年那样的事件吗?
艾伦-很有可能。很难量化这样的事件发生的频率，但太阳是非常多变的，我们完全有可能遇到这样的事件，也许每100年发生一次，但这很难判断，这就是为什么我们必须不断研究记录，以便更好地了解这种事件发生的频率的原因之一。
凯特-这是英国地质调查局的艾伦·汤普森对理查德·霍林厄姆的采访。如果你喜欢的话，还有很多Richard的播客，以及thenakedscientists.com/planetearth上其他地球资源的链接。
赤裸裸的工程-乐高工程!
与安德鲁·吉和剑桥大学的工程系学生合作
Meera -本周在Naked Engineering节目中，Dave和我回到了剑桥大学的工程系，但这一次一切都有点不同，因为我们被数百名一年级学生包围着。他们似乎都在玩乐高玩具。我相信这其中一定有工程方面的原因。戴夫，关于工程，乐高能告诉我们什么?
戴夫:我基本上是在乐高的环境中长大的，乐高的奇妙之处在于，你可以很快地把脑海中的想法转化为3D物体。3D物体可能与传统的工程材料不太一样。它有点摇摇晃晃，是塑料做的。但即使是老式的乐高，我从小就和它一起长大，你也可以做出各种奇妙的东西。在这中间的几年里，它似乎有所变化!
Meera -现在，课程组织者是剑桥大学的安德鲁·吉，他把这一切都放在了一起。你好,安德鲁。
安德鲁-你好。
Meera -什么类型的乐高，学生实际得到了多少?
安德鲁-这和我小时候玩的那种乐高完全不同。所以当我想到35年前的乐高时，我想到的是你可以粘在一起的小杜普洛积木，但当我看到这个时，我简直不敢相信它有这么大的进步。所以我们有了带有马达、传感器、致动器和微处理器的乐高;至于技术部件，他们可以制造齿轮箱、弹簧、杠杆，以及各种复杂的机械装置。它是构建工程系统的绝佳媒介，实际上还能学到很多工程背后的原理。它是非常开放的，我们给学生们一个机会去建造他们想要的任何类型的机器。他们中的一些人制造了机器，这些机器把他们带到了我们直到第二年才涉及的工程领域，所有这些都用乐高系统来说明。
Meera:现在有很多学生在这里工作，仅这一学期就有半年了。总共165名学生。在这里的所有小组中，有什么特别突出的吗?
Andrew:我认为所有团队中真正引人注目的是，他们非常热衷于制造不同的东西，并提出了我做梦也想不到的机器。他们发明了一种机器，可以向任意位置的目标发射炮弹，利用他们在学校学到的炮弹理论，但他们把它用在了乐高积木上。他们也会看到他们在学校里所学到的东西的局限性，这些总和是行不通的，因为他们没有考虑空气阻力，然后他们必须试着把这个考虑进去，以便学到更多的东西。所以给我印象最深的是他们愿意做一些原创的事情，而不是听从指示。
米拉-我很期待看到即将发生的事情。所以戴夫和我要去转转看看这些小组都在忙些什么。
戴夫:看起来非常迷人。说实话，我非常非常嫉妒。
乔西-你好。我是乔西·休斯。
凯瑟琳-你好。我是凯瑟琳·萨姆斯。
米拉-乔西和凯瑟琳，你们做了什么?看起来很有趣。
它的意思是像一个乐高复印机。
乔西:嗯，它不像传统的复印机。我们有一辆小车，下面有一个传感器，可以检测纸张的颜色。当光传感器看到它是白色的，它就会继续移动，但当它看到它是黑色的，它就会停下来，放下附着在汽车上的笔。当笔放下来的时候，如果车再次向前移动，那么笔就会拖着，画出一条线。一旦它看到白色，它就会停下来，把笔往上移。它会一直这样做，然后它会回去，它会移动一点纸，然后重新开始。有效地，它沿着行复制它。
米拉-到目前为止效果如何?
乔西-没事的。这支笔有几个小问题，在纸上用力按压，在纸上打了几个洞，但我们只是想把这些东西弄平，这样就能很顺利地完成。
约翰-你好。我是约翰·霍普金斯。我们这里有一个机器人装置，它可以操纵手机的键盘，为你发送短信。
戴夫:所以你基本上有三个运动轴?
约翰-是的。我们有向前，向后移动数字然后我们在2,3或1之间进行旋转。
戴夫——我猜是另一个——能把它往下推的东西?
约翰-是的，所以我们有一个马达，它转动一个小旋转臂来按下按钮，按键的声音一旦被按下，实际上就会释放马达。
戴夫:所以你有一个音频传感器来检测声音。
约翰-是的。
戴夫:最近怎么样?
约翰-很好，是的。还是有一些困难。背景噪音实际上，可能是，这给我们带来了一些问题因为你会得到一个很好的尖峰与键盘的声音。
戴夫:但如果有人撞到桌子或别的什么东西，你就会捡起来……
约翰-所以这似乎有点让人不安。
戴夫:那么，它发短信的速度有多快?和一个13岁的孩子比赛过吗?
约翰:不，不是很流行，但我想如果你在电脑上工作，你必须发一条短信，你可以在电脑上写一条短信，按下发送键，让它在你身边运行，不用担心它发送的速度有多快，然后5分钟后，你可能已经发送了你的短信。
休-你好。我是休·卡尔森，我和我的团队制造了一辆双速自动变速器汽车。
米拉-跟我说说这辆车吧。所以它大概有30厘米长，但是它是由什么组成的呢?里面都发生了什么?
休:我们有一个马达控制变速箱，它直接驱动变速箱的传动轴，然后后轮也有输出。我们有一个马达控制齿轮传动装置，它在运行时滑动齿轮来换档，然后我们有另一个马达连接在前面的转向柱上，负责选择它的方向。然后在它的前面，我们有一个超声波传感器来检测它前面的地面是上升还是下降，因此，我们是否遇到了一座山或一个槽。
米拉-其中很大一部分是解决问题。所以在制作这款游戏的过程中你遇到了哪些问题?你是如何克服这些问题的?
休-我们今天遇到的一个大问题是，我们发现驱动这个的引擎在低速时不能提供足够的动力，所以我们必须增加一组额外的齿轮来降低发动机的转速，这样它就可以在高转速下运行，同时仍然有动力输出。
米拉-它是怎么运作的?我们能看到它的实际应用吗?
休-是的。
米拉-好了，开始了。所以你现在让它沿着桌子移动你让它有一个轻微的斜坡。这就是它检测海拔变化的方式。
休-是的。它是一个在前面的距离探测器，基本上，如果它突然变化很快……哦,对不起!变速箱坏了。
米拉-更多的问题解决，所以这很好。
休-是的，有很多。
米拉:我想最后，你喜欢吗?
休——是的，非常喜欢。它又在玩乐高了。谁不喜欢呢?
米拉:现在，安德鲁，戴夫和我已经有了一个很好的奇迹。我们已经看到了复印机、钟摆、蒸汽机，还有我们希望看到的汽车。你希望他们带走什么?那么，在接下来的时间里，他们希望使用什么样的技能呢?
安德鲁:真的有很多事情。我的意思是，从团队合作来看，他们都是三人一组，三人是有意为之的。《三》制造了一些人际冲突，这是非常真实的，这对他们来说是一个很好的教训。简单的东西，比如基本的工程词汇。他们现在都知道什么是销连接桁架什么是轴承，什么是齿轮。所以即使只是词汇，他们也会拿走。重要的是，他们学会了三维思考，他们学会了在MAT LAB中编程，MAT LAB是一种非常有用的工程编程语言，他们将在未来三年内看到很多。
米拉:那我就买了，明年的第一年你肯定会把它带回来?
安德鲁:当然，当然。毫无疑问。
30:10 -组装HIV - HIV如何使用你自己的细胞机制
组装艾滋病毒-艾滋病毒如何使用你自己的细胞力学
马克·马什博士，伦敦大学学院
艾滋病毒是导致艾滋病的病原体，可能是人类有史以来遇到的最严重的流行病的罪魁祸首。据联合国艾滋病规划署称，2008年有多达3 600万人感染艾滋病毒，同年，每天约有7 500人感染艾滋病毒，每天约有7 000人死于与艾滋病毒有关的疾病。如果我们要阻止这种疾病的传播，我们需要了解这种病毒的详细工作原理，以便开发新的药物和疫苗，一位研究病毒如何劫持我们细胞的科学家是来自伦敦大学学院的马克·马什，他加入了我们。你好,马克。
马克-你好，凯特。
凯特-你好。现在，我真正想知道的是，什么是艾滋病毒?人们是如何感染它的?它是如何进入细胞的?它是如何相乘的?跟我们说说艾滋病吧，它是什么样的?
马克:HIV是逆转录病毒家族的一种病毒。它是所谓的“慢病毒”的一员。这是逆转录病毒的一个亚家族。所有逆转录病毒都有一个共同特征它们的基因组是一段RNA。通常情况下，慢病毒颗粒会包装两个基因组RNA的拷贝，这些病毒的特点是一旦它们穿透宿主细胞，它们在病毒颗粒中携带一种酶，可以将RNA复制成DNA。然后这些DNA就可以瞄准细胞核并与宿主细胞的基因组相结合，这样它就成为宿主细胞基因组成的一个组成部分。这些粒子很小。你可以把它们想象成一个足球的大小和温布利体育场的大小或者一个马戏团帐篷表面的橘子大小，RNA基因组必须包裹在一个保护层里才能在细胞间传播，而逆转录病毒和慢病毒的保护层实际上是来自宿主细胞的一层膜。所以它们和细胞表面的物质是完全一样的在传播阶段病毒必须在被感染的细胞内聚集在一起它们必须聚集起来，在它们的遗传物质周围形成这个膜。然后它们被转移到一个新的目标细胞。 They have to recognise that target cell by docking to receptors, and then they undergo a so-called 'fusion reaction' where the membrane of the virus fuses with the target cell membrane and that inserts that RNA then into the target cell where the whole process of that replication then proceeds.
凯特-那我们就直说吧。艾滋病毒将自己偷运到我们的DNA中，然后窃取我们的蛋白质和膜来包裹自己，然后将自己放入更多的细胞中。
马克:当然。这些病毒非常简单。它们只有9个开放的阅读框，所以9个基因编码15种蛋白质，这意味着它们必须非常依赖宿主细胞机制来调节它们的复制。最近技术上可行的筛选已经确定了完成病毒复制周期所需的大约300种细胞蛋白质。是的，它们利用细胞内的各种机制来完成复制。
现在，在我看来，这让HIV听起来很脆弱，它可能有很多致命弱点，我们可以移除它需要的一些蛋白质，然后它就不能在我们的细胞中复制，然后我们就可以治疗它了。是什么让它如此难以治疗?为什么我们不能敲除一些蛋白质，然后它就不能再那样了呢?
马克:你说得很对，事实上，自从发现艾滋病毒以来，多年来，针对这种病毒编码的关键蛋白质的药物已经得到了非常有效的开发。例如，将RNA复制到DNA的逆转录酶，允许病毒将其基因组整合到宿主细胞DNA中的整合酶。人们对这些酶进行了广泛的研究，并开发出了抑制病毒在感染细胞中复制的药物。问题是，病毒有可能在这些药物周围发生变异，使它们不再有效。但在过去几年里发生的事情是，人们意识到，也许，通过更多地了解参与病毒复制的细胞机制，这些细胞蛋白质也可能成为药物开发的目标。这个概念是从之前的一种状态发展而来的在这种状态下，人们认为宿主细胞靶标没有起作用因为宿主生物很可能受到损害。但我认为，现在人们意识到，这些目标是可以实现的。因此，通过尝试更详细地了解这些宿主细胞成分是如何被使用的，就有可能开发出药物或一整套新的药物，不仅可以用于治疗艾滋病毒，还可以用于治疗其他各种病毒。
Kat:正如你之前提到的，HIV有点不寻常，因为它将其基因组从RNA(我们通常认为是一种信息)转化为DNA，并将其放入人体细胞中。许多感染我们的病毒，比如我现在患的感冒，我的免疫系统正在清除病毒，然后感染就消失了。那么，当我们想到艾滋病毒和治疗艾滋病毒时，它的基因组确实留在了我们自己的基因组中，这是多么具有挑战性啊?
马克:这不仅仅是病毒有能力融入宿主细胞DNA的问题，而且HIV和相关病毒，猿猴病毒等等都瞄准了那些通常会对抗病毒感染的细胞。所以这些病毒的目标是所谓的t淋巴细胞，也就是白血球，它对于建立有效的免疫反应是绝对必要的;它们也针对单核细胞，巨噬细胞，树突状细胞谱系。这些细胞再次成为感染者体内启动和驱动免疫反应的关键。因此，虽然感冒病毒会感染上皮细胞，也就是鼻子和咽部的细胞，然后免疫系统就会对这些被感染的细胞起作用，但就艾滋病毒而言，病毒的目标是通常会抵抗感染的细胞。
凯特——狡猾的东西。跟我们说说你的工作吧。你正在研究艾滋病毒的哪个方面，你希望在未来取得什么成就?新的治疗方法之类的?
马克:很长一段时间以来，我们一直对病毒进入细胞的机制很感兴趣，它们破坏细胞机制进入目标细胞的方式，以及它们在被感染细胞内组装以介导它们退出的过程。如今，艾滋病毒实际上是研究这些过程的最佳模型病毒之一因为在过去的15到20年里，对艾滋病毒进行了大量的研究有大量的试剂可用，有大量关于受体和成分的信息可用，等等这些都是必不可少的。因此，艾滋病毒成为这些过程的一个非常有用的模型。但我们真正想要了解的是病毒如何整合目标细胞的机制来调节其复制。如果我们能对这一点有足够的了解，那么我们也许就能着手开发我之前提到的各种新药来提供新的试剂来对抗这些病毒。所以我们对病毒组装的过程很感兴趣，病毒如何从细胞中释放出来，然后它如何找到新的目标细胞，被这些目标细胞吸收，然后重新开始整个复制周期。
凯特-听起来太不可思议了。听起来像是整个工厂被劫持了。一家生产古典音乐cd的工厂，被劫持去生产贾斯汀·比伯的cd。到目前为止你有什么线索?我们未来的研究方向是什么?
马克:我们和美国的同事一起研究的一件事是在这些病毒的包膜蛋白中，这些蛋白质负责与目标细胞结合，在膜的细胞一侧，在细胞质一侧，有非常保守的信号告诉蛋白质在被感染的细胞中去哪里。事实证明，如果你在动物模型中改变这些信号，你就完全废除了发病机制。动物仍然会被感染，但它们能够产生免疫反应来控制病毒。所以我们非常兴奋。我们知道结合这些信号的细胞机制是什么。现在，如果我们现在可以开始更多地了解这种相互作用的本质，也许我们就可以针对这些相互作用的部位进行新药开发。当然，这只是一个特定的信号，病毒会有很多这样的信号。所以，我们发现的越多，我们的选择就越多。
研制艾滋病毒疫苗
与国家过敏症及传染病研究所Peter Kwong博士合作
大约30年前，当艾滋病病毒第一次被发现时，人们非常乐观地认为我们很快就会有一种疫苗来解决这个问题。但三十年过去了，仍然没有出现这种情况。来自马里兰州国家过敏和传染病研究所的Peter Kwong解释了原因，以及他是如何试图解决这个问题的。你好,彼得。
彼得-嗨，克里斯。你好吗?
克里斯-很好，谢谢。那么问题是什么呢?为什么我们还没研制出疫苗?
彼得:我认为我们没有疫苗的部分原因与马克告诉凯特的一些事情有关，也就是说，病毒感染了人类宿主，并产生了免疫反应，但效果并不好。病毒利用所有这些细胞机制以不同的方式隐藏自己，而且，病毒能够以这种方式融入t细胞，从而隐藏自己，不被免疫系统发现。这样一来，病毒就会隐藏起来，同时它也会引发一种不那么有效的特殊反应。因此，由于这两个原因，它隐藏的事实，它也引发了非活跃的免疫反应，这确实使寻找疫苗变得复杂。我们真正想要的是这些广泛中和的抗体，这些抗体通常可以对抗病毒并产生好的疫苗。
克里斯:那你打算怎么解决这个问题呢?
有很多研究都试图找出能有效对抗病毒的抗体。很长一段时间以来，人们认为，“没有任何，人们的免疫系统不能有效地对抗病毒”。然而，最近在感染者体内发现了大量具有广泛中和作用的抗体。因此，如果你对几千人进行筛查，结果显示，前1%左右的人拥有非常非常有效的抗体，可以对抗病毒。因此，人们的想法发生了变化，不再认为人类免疫系统无法对抗病毒。而现在，人们的想法发生了变化，人类免疫系统可以抵抗病毒，或者至少产生广泛中和的抗体。只是需要一点时间来弄清楚怎么做。开发这些东西有障碍。但对我们来说幸运的是，如果我们给人们接种疫苗，在你真正接触到病毒之前，我们有很多时间来教会免疫系统。
Chris:所以在你看来，我们应对艾滋病毒的方法首先是防止人们被感染。所以我们必须让人们从疫苗中产生广泛的中和免疫反应，这样免疫反应就会在未感染的人身上等待。所以如果他们感染了艾滋病毒，他们可以抵抗它，因为如果我们进去，他们已经感染了，那就太晚了。
彼得:当然，克里斯。一般来说，疫苗的问题是，你只能在感染之前接种疫苗来对抗病毒。因此，大多数病毒似乎不能用药物来解决。例如，如果一个人得了流感，没有那么多的药物可以让他稍微改善病情，但这是非常困难的。更有效的是，如果你事先接种疫苗，让免疫系统在感染的那一刻对抗病毒。原因是，当你最初被感染时，可能只有一个病毒粒子，两个病毒粒子，很少数量的病毒粒子会交叉。所以，如果你有一种疫苗可以杀死99%的病毒，那么它就可以保护99%可能被一种或几种病毒粒子感染的人。另一方面，一旦你被感染，你可能有数十亿个病毒粒子。所以，如果一个人有一种治疗方法可以杀死99%的人，10亿个病毒粒子，如果你仍然杀死99%，你还剩下1000万个所以，一个对受感染的人没有多大影响。你真的想在感染的时候得到它。
克里斯-听起来很像某种表面清洁剂的电视广告!我们认为，为了制造出一种能够引发这种广泛中和反应的疫苗，我们应该采取什么措施呢?疫苗里有什么成分?我们要对付的是什么样的反应——病毒的目标是什么?
Peter:最近在如何研制疫苗方面有两个非常令人兴奋的发现。第一个是在泰国进行的RV144试验，用gp120包膜糖蛋白刺激它们，发现了一种反应，能够预防感染或将感染率降低30%。
克里斯-这是用病毒的外壳gp120是病毒表面标记的一部分，对吗?
Peter:当然，在此之前，人们认为HIV疫苗是不可能的。这就像是去了冥王星之类的地方。这不是我们真正能做到的。”通过这次人体试验，他们表明HIV疫苗是可行的，疫苗的有效率达到30%。现在30%并不是很好，但如果一个人把功效提高三倍，你就能达到90%左右。所以，他们已经证明了这是可能的，问题是如何改进它。现在，当我们知道人类免疫系统可以产生这些广泛中和的抗体时，这些抗体基本上成为疫苗设计的模板。你基本上有了一个有用的解决方案，一些人类免疫系统可以自己制造的东西，告诉你你想在疫苗中得到什么。因此，有潜在的弱点，在病毒上的地方，人类免疫系统可以攻击。现在只有几个，比如CD4结合位点，病毒附着在细胞上的地方，这是CD4附着的地方，或者一些类型的抗体，被称为四元特异性抗体，那些只在三聚体上起作用的东西。 What that means is that there are absolutely ways that the human immune system can neutralise the virus, but they're relatively complex, and we're trying to figure out exactly how to make more antibodies. But we already know that the human immune system can make these antibodies. So it's just a matter of figuring out how to trigger the human immune system to do what we already know what it can do, which is to make this effective neutralising antibodies.
克里斯-我们离实现这一目标还有多远，因为从你所说的听起来，你的想法很乐观?
彼得:当然。有一种乐观的气氛，但你问的是时间框架，我认为这有点难说，因为仅仅是试验，一旦我们想出了一些东西，教会动物的免疫系统产生广泛的中和抗体，从这个阶段开始至少需要5年的时间才能真正开始工作，进入人体，进入第1、2或3阶段的试验。因此，实际的疫苗开发过程可能需要几十年的时间，但我们真正感到兴奋的是，我们可以在实验室里证明这实际上是可行的。这些实验还在继续，一旦你知道它在实验室里起作用了，那么它真正成为一个工作产品只是时间问题。
一些保护人们免受黑死病感染的基因与今天保护人们免受艾滋病毒感染的基因是相同的，这有多正确?
我们向伦敦大学学院的马克·马什提出了这个问题。
不久前有一种假说认为其中一种受体蛋白发生了突变;CCR5的Delta 32可能对鼠疫有一定的保护作用。我不确定这是否真的被证实过，但德尔塔32等位基因，如果一个人有两个这个基因的副本，就没有病毒的功能性受体，所以具有这种基因组成的个体通常对感染有抵抗力。
人类是否进化到能够抵抗艾滋病毒?
我们向马里兰州国家过敏和传染病研究所的Peter Kwong提出了这个问题。
在某种程度上，答案是肯定的，因为如果有足够多的人死亡，他们就会进化出抗药性，但希望我们不需要经历很多死亡就能做到这一点。希望我们能够研制出一种疫苗，通过这种方式消除病毒。
转基因病毒可以用来治疗艾滋病毒吗?
我们向马里兰州国家过敏和传染病研究所的Peter Kwong提出了这个问题。
当然有一些事情是可以做的例如，基因修饰病毒作为疫苗的载体。所以我们实际上可以用病毒作为接种疫苗的工具来诱导特定的免疫反应来帮助预防疾病。
Chris -我看过一个故事是关于美国的一个小组他们在制造有条件复制的HIV病毒他们把一种经过修饰的病毒插入包膜，表面涂层蛋白基因，然后他们把那个基因的镜像放进去。所以，当他们用这种病毒感染人的时候，如果他们自己的细胞也感染了正常的HIV病毒，它就会产生并动员一种抗HIV病毒，然后在身体周围传播，保护其他细胞。所以我想，这可能是另一种方法。
这些年来艾滋病毒是如何变异的?
我们向伦敦大学学院的马克·马什提出了这个问题。
Mark - HIV的变异率非常高事实上，在任何被感染的个体体内都有一大群病毒而不是单一的菌株，然后这些个体体内的选择条件倾向于选择最占优势的菌株。但是HIV确实以高速率复制，高速率变异。
克里斯-我想这也暗示了对治疗的抵抗，不是吗?
马克:当然，是的。
克里斯:由于这种选择性压力，人们会对他们正在服用的药物产生抗药性。
马克:当然。
为什么他看不见白板上的红墨水或绿墨水?
我们向卡迪夫大学的彼得·萨姆纳提出了这个问题。
要回答关于白板上的笔的问题，基本上，这听起来不像是一个简单的红绿色盲的例子，但它可能是红绿色盲和其他东西结合的例子。基本上，在眼睛里，我们有两种受体，杆状体和锥体。视杆细胞在相对黑暗的时候负责夜间视觉，而视锥细胞负责日间视觉。人们常常误以为视锥细胞只具有彩色视觉，但在视杆细胞不活跃的白天，它们也具有明暗视觉。如果你是红/绿色盲，这意味着你没有一种视锥细胞。但这并不意味着你不能分辨任何颜色，这也意味着你应该仍然能够分辨不同亮度下的物体。例如，黄色和棕色或灰色和白色对你来说仍然是很明显的区别。因为白板上的白色基本上是最浅的颜色，任何有颜色的东西通常都比白色深，这意味着即使你可能无法区分红色和绿色的笔，你应该能够区分白板和红色和绿色的笔，因为两支笔都比白板深。这就是为什么它听起来不像是一个简单的红绿色盲。
戴安娜:所以从背景中区分彩色标记应该不是问题。还会发生什么呢?
Petroc -话虽如此，绿色和红色的笔不会比黑色或蓝色的笔更暗。你可以通过我自己做的一个小实验来证明这一点。我在白板上写红色和绿色的字，我拉上窗帘，把房间弄得尽可能暗，关掉灯，等我习惯了，然后我很清楚，即使我现在失去了色觉，因为我现在用的是视杆细胞，而不是视锥细胞，我仍然可以看到红色和绿色的字迹。但你也应该看到，绿色的字迹比红色的字迹不那么明显，红色的字迹比黑色的字迹不那么明显，这是因为两种颜色的笔都不会像黑色的笔那样深。你可以想象，如果你把这些结合起来，没有色觉，比如说，不能完全看到细线。所以如果你眯着眼睛看这些线，你可能会看到它们消失了或者我可以通过眯着眼睛让绿色的那条消失，这可能是一种模拟如果我没有戴眼镜或者如果我的眼睛有其他原因，我对对比度或灵敏度不太敏感。这就是为什么可能色盲与其他东西有关，这意味着你无法看到白板上的这些笔。色盲的人看不到白板上的激光笔的原因是它并不比白板暗。当然，激光笔是在给白板增加光，所以，它不会比白板暗。它只是颜色不同，这就是为什么色盲的人很难看到白板上的红色激光笔。
戴安娜:当眼睛中某些类型的视锥细胞不存在时，就会出现色盲，但问题中的人听起来好像他有某些视锥细胞。也许这更多的是一个检测亮度或表面亮度差异的问题。
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