Статья опубликована в №78 (февраль) 2020
Разделы: Медицина
Размещена 14.02.2020.
Просмотров - 1117

Дополнительные способы воздействия на ВИЧ

Фоменко Андрей Владимирович

нет

нет

нет

УДК 616.98: 578.828

На данный момент у третьего, ранее ВИЧ-позитивного человека, не определяются вирусы ВИЧ после трансплантации костного мозга [8].

Так же были проведены эксперименты на макаках, которые подтвердили, что пересадка костного мозга с предварительным облучением зараженного костного мозга, снижает уровень ВИЧ до неопределенных значений. У 3-го животного уровень ВИЧ был не обнаруживаемым после отмены антиретровирусной терапии, у 2-х животных уровень ВИЧ вернулся к исходным значениям после отмены АРТ [9].

Такая процедура лечения очень опасна для человека и используется только в крайнем случае.

Актуальность.

Разработка дополнительных способов воздействия на ретровирусы позволит снизить вирусную нагрузку, остановить его распространение и приблизить больного к полному излечению от ВИЧ.

Цели и задачи.

Цель: разработать новый, менее опасный для организма и более предсказуемый в своих результатах способ лечения ретровирусных инфекций.

Задачи:

1. Проанализировать успешные случаи излечения от ВИЧ.

2. Найти альтернативные, более эффективные способы снижения вирусной нагрузки.

Методы:

1. Анализ успешной терапии против ВИЧ.

2. Анализ АТР.

3. Синтез альтернативных методов терапии против ВИЧ.

4. Синтез успешной терапии и альтернативных методов.

Анализ успешной терапии ВИЧ. 

При лечении ВИЧ пересадкой костного мозга, у пациентов было заболевание - лейкоз. Подавляющее большинство среди ВИЧ ассоциированных лимфом составляют В-клеточные клинико-морфологическиеформы. Риск развития лимфом увеличивается по мереснижения в крови числа лимфоцитов CD4[3]. При лечении пациентов и экспериментах на макаках проводили кондиционирование – уничтожение раковых, или зараженных клеток облучением, или полихимиотерапией. Далее пересаживался костный мозг с мутацией белка CCR5 и полученные лейкоциты из этих клеток атаковали старые, не устойчивые к ВИЧ лейкоциты. Таким образом можно выделить следующие факторы, которые способствовали излечению от ВИЧ:

1. Во время лейкоза происходит значительное увеличение лейкоцитов в крови, которые остаются носителями белков, позволяющих ВИЧ проникать в клетку. А значит при одновременном воздействии АРТ эти клетки собирали вирусы, но вирусы не размножались в них. Поэтому, в случае лейкоза, применение ингибиторов слияния значительно снизит эффект от кондиционирования;

2. Кондиционирование уничтожало раковые клетки, в том числе и те, у которых вирус уже встроился в ДНК;

3. Пересаженный косный мозг продуцирует лейкоциты, которые поглощают инфицированные клетки;

4. Новые лейкоциты не восприимчивы к вирусу;

5. Высокая вирусная нагрузка способствовала формированию высокого уровня белка Tat, что в свою очередь активировало спящие ВИЧ и сделало их доступными для АРТ.

Из вышесказанного можно выделить 1-й и 2-й факторы, которые сорбировали вирус в организме и удаляли его из организма с помощью кондиционирования. Эти факторы необходимо усилить и обезопасить для организма. А так же фактор 5, который позволяет активировать спящие ВИЧ и уничтожить с помощью АРТ.

Анализ АРТ.

Применение антиретровирусной терапии начинается после уменьшения числа лимфоцитов CD4 до 350 клеток/мкл, а при 400–450 клеток/мкл. пациента начинают постепенно готовить к началу АРТ [7 стр. 10]. Такое начало терапии вызвано тем, что после заражения ВИЧ находится в спящем состоянии, а так же способностью вируса адаптироваться к АРТ и его латентностью в начальный период инфицирования. Наиболее оптимальным считается момент снижения числа лимфоцитов до 350 и ниже. АРТ 1 ряда ингибиторы обратной транскриптазы с ингибитором протеазы или ингибитором интегразы [7 стр. 11].

У некоторых ВИЧ-инфицированных пациентов были обнаружены инфицированные CD34+-клетки in vivo, а у других - нет. Обычно инфицирования костномозговых клеток не происходит до тех пор, пока не начинается экспрессия CD4 [5]. СD34 + клетки являются носителем вирусной ДНК в своем геноме, а вирус не производят, поэтому лекарства АРТ на них не оказывают влияния [5]. В случае поражения ВИЧ СD34 + клеток, необходимо уничтожение таких клеток и замещение их на здоровые.

Анализ альтернативных методов против ВИЧ.

На данный момент ученые работают над способами активирования спящего ВИЧ для последующего уничтожения его с помощью АРТ. Активирование транскрипции ВИЧ достигается с помощью следующих стимулов: рецептор T-клеток (TCR) и лигирование корецепторов с помощью анти-CD3 и анти-CD28-антител, цитокинов (IL-1β, IL-7 и TNFα) и PKC-модуляторы (PMA или prostratin). Эти стимулы увеличивают уровни требуемых факторов транскрипции и декомпенсированного хроматина, делая его доступным для инициации и удлинения транскрипции ВИЧ [10].

Белок Tat связывается с областью выпуклости TAR через его богатый аргинином мотив (ARM) и циклину T1 (CycT1) P-TEFb через его богатый цистеином домен активации. Tat также взаимодействует с HATs, p300/CBP и PCAF. Эти взаимодействия приводят к рекрутингу комплекса ремоделирования хроматина, который декомпрессирует хроматин и облегчает удлинение транскрипции путем вытеснения ограничительных нуклеосом. Также сигналы стресса освобождают RNAPII от приостановки и обратного отрицательного воздействия NELF и DSIF на удлинение транскрипции [10]. Наиболее эффективным из этих способов является белок Tat. Он высвобождается из инфицированных клеток и может легко захватываться другими клетками и влиять на их функционирование. Tat-белки ВИЧ-1 субтипов С и Е вызывали мощную трансактивацию, и Tat Е обладал большим временем полураспада в клетке и более эффективно взаимодействовал с TAR [6]. Таким образом, для активирования ВИЧ можно использовать: анти-CD3 и анти-CD28-антител, цитокины (IL-1β, IL-7 и TNFα) и PKC-модуляторы, а также искусственно созданный белок Tat, но для снижения его токсичности необходимо снизить время его полураспада. Тогда, применяя один из стимулов транскрипции ВИЧ совместно с модифицированным белком Tat, можно достичь кратковременного всплеска транскрипции ВИЧ. И при одновременном использовании АРТ это может привести к излечению от ВИЧ. Такой терапией можно заменить фактор 5 успешного лечения ВИЧ.

Для замены фактора 1 успешного лечения ВИЧ и усиления АРТ, можно применять клетки, лишенные ядра, но имеющие на своей поверхности СD4 и CCR5 белки. Тогда вирус проникая в такую клетку будет лишен способности размножаться и будет обезврежен для организма. Даже если такая клетка разрушится, то вирус будет уже раздетым и не способным к инфицированию. Таким образом, безъядерные клетки носители вируса будут собирать по организму вирусные частицы.

Получение безъядерных клеток (БЯК) – цитопластов, может осуществляться следующими способами:

1. облучение ультрафиолетом: при облучении крови и лимфатической жидкости лазером или ультрафиолетом, энуклиация клеток в трансплантологии и генной инженерии осуществляется ультрафиолетом, а так же с помощью лазера импульсами 0,1-0,3 Вт и продолжительностью 0,02-0,3 с [4];

2. выдержка в цитохолозине б и отделение от ядер в градиенте плотности [2], можно накапливать, например, из раковых СD4 лимфоцитов клетки и удалять из них ядра вышеописанным способом;

3. создание генномодифицированных клеток, имеющих на своей поверхности CD 4 рецепторы, но не имеющих ядра. Например: создание из Т лимфоцита мегакарциоцита, который будет вместо тромбоцитов отпочковывать мембраны т лимфоцитов и вводить в лимфу и кровоток такие мембраны, или сами модифицированные клетки. Сформированные таким образом клетки должны иметь на своей поверхности белки CD 4 и ССR5.

БЯК могут применяться для сорбирования других типов вирусов. Для этого поверхность должна содержать соответствующий набор белков. А внутренняя составляющая БЯК может содержать рестриктазы, лизосомы и другие дестабилизирующие для вирусов факторы.

Применение облучения жидкостей для энуклиации будет способствовать активированию 2-го фактора (кондиционирование) – будет уничтожать зараженные клетки и одновременно будет переводить эти клетки в безъядерные.

Применение на ранних этапах заражения ВИЧ, БЯК и АРТ первой линии, может привести к полному излечению от ВИЧ. Так как клетки, в которые вирус проник будут либо безъядерными, либо интеграция вируса в ДНК будет остановлена АРТ, а клетки с вирусом, интегрированным в ДНК, будут подвержены кондиционированию облучением лазером или ультрафиолетом.

Применение безъядерных CD4 клеток не должно вызывать резистентности к ВИЧ.

Для снижения вирусной нагрузки, можно применять искусственный вирус сателлит ИВС.

Вирусы сателлиты способны размножаться в присутствии других вирусов [1].

Таким образом, необходимо создать копию вируса ВИЧ, который будет размножаться с помощью белков вируса дикого типа и вытеснять его геном из цикла размножения.

ВИЧ имеет следующие регулирующие белки:

1. Tat в 1000 раз увеличивает транскрипцию вирусной РНК, связываясь с короткой структурой, напоминающей шпильку, известной как трансактивационный реагирующий элемент (TAR), находящийся на 5'-конце ВИЧ. В отсутствие экспрессии Tat, ВИЧ дает главным образом короткие транскрипты (>100 нуклеотидов) [11].

2. Rev индуцирует переход ранней фазы экспрессии генов ВИЧ в позднюю. Связывание Rev с RRE способствует экспорту из ядра в цитоплазму не подвергнутой сплайсингу и подвергнутой неполному сплайсингу вирусной РНК. Он связывается с участком РНК со сложной вторичной структурой размером в 240 нуклеотидов, носящим название элемента, отвечающего на Rev (Rev Response Element=RRE) [11].

Таким образом, ген искусственного вируса сателлита (ИВС) должен содержать в себе трансактивационный реагирующий элемент (TAR), находящийся на 5'-конце и Rev Response Element=RRE, желательно в большем количестве, чем в геноме дикого вируса — это увеличит выход из ядра геномной РНК ИВС в сравнении с геномной РНК дикого ВИЧ.

Для того, чтобы геном ИВС использовался в качестве геномной РНК ВИЧ, он не должен подвергаться сплайсингу, поэтому в нем должны отсутствовать интроны. Для безопасности ИВС не должен содержать гены ВИЧ.

Сателлитный вирус должен встраиваться в геном клетки, для этого в геноме вируса должны присутствовать LTR последовательности.

Трансляция ИСВ будет происходить после проникновения ВИЧ в клетку, так как без белка Tat, ВИЧ, а значит и ИСВ, транслирует короткие, менее 100 нуклеотидов, отрезки РНК.

Вводить в организм ИВС можно с помощью пересадки костного мозга в состав ДНК клеток которого введен геном ИВС, или путем введения вектора ИВС в кроветворные органы.

Таким образом, ИВС должен:

1. Соответствовать размеру ВИЧ приблизительно 9,8 тысяч пар;

2. Иметь в своем составе LTR последовательности;

3. Не содержать гены и интроны;

4. Должен содержать в себе трансактивационный реагирующий элемент (TAR) находящийся на 5'-конце и Rev Response Element=RRE желательно в большом количестве;

5. ИВС должен вводится в организм уже включенным в ДНК клеток костного мозга, или вектор с ИВС должен вводится непосредственно в костный мозг, тогда синтезированные CD4 лейкоциты из ИВС обработанных клеток будут нести в своем составе геном ИВС;

6. Совместно с ИВС можно применять АРТ - это снизит токсичность действия ИВС, так как ИВС сможет множественно проникать в клетки и засорять ДНК своими копиями.

Результаты.

1. Применение безъядерных клеток.

Безъядерные клетки, образованные в результате отпочковывания от Т лимфоцита с функциями и размерами мегакарциоцита, имеют на своей поверхности белки CD4 и ССR5. Поместив такие клетки в кровеносную и лимфатическую систему, они будут позволять проникать внутрь себя вирусным единицам. ВИЧ, используя белки CD4 и ССR5 безъядерной клетки, проникнет в эту клетку и в отсутствии ядра, других органелл и ресурсов клетки - остановится на стадии интеграции генома. В случае разрушения БЯК, не интегрированный геном вируса будет уничтожен окружающей средой или иммунной системой организма. Не разрушенные БЯК будут поглощены моноцитами или уничтожены в селезенке.

При использовании удаления ядер с помощью облучения (ультрафиолетом или лазером) лимфатической жидкости или крови, зараженные ВИЧ клетки и здоровые станут БЯК и будут собирать вирус в организме.

2. Применение ИВС.

Клетки костного мозга пациента извлекаются и заражаются ИВС. Далее: обработанные ИВС клетки помещаются в организм пациента. Произведенные из таких клеток СD4 клетки оказавшись зараженными ВИЧ начнут производить белки вируса, вместе с появлением белка Tat начнется синтез геномной РНК ИВС. Не имея сайтов сплайсинга РНК ИВС будет находится в ядре, дожидаясь белка Rev. Белок Rev будет преимущественно связываться с РНК ИВС и выводить ее из ядра для сборки в вирусные единицы, а геномная РНК ВИЧ, в отсутствии белка Rev (он весь связался в РНК ИВС), образовываться не будет и будет направлена на изготовление белков ВИЧ. В результате, из зараженной клетки будут выходить в основном ИВС. Далее ИВС проникнет в другие клетки и продолжит в них блокировать размножение ВИЧ. В отсутствии ВИЧ зараженная ИВС клетка не будет производить никаких лишних белков. Использование АРТ совместно с ИВС снизит токсичность ИВС.

3. Применение модифицированного белка Tat.

Пациент принимает АРТ до получения не определяемого уровня ВИЧ, далее, для активирования неактивных ВИЧ зараженных клеток принимаются: анти-CD3 и анти-CD28-антител, цитокины (IL-1β, IL-7 и TNFα), PKC-модуляторы, модифицированный белок Tat. Препараты принимаются в количестве, необходимом для активации на короткий период времени примерно равный периоду разрушения зараженной клетки. Активированные зараженные клетки разрушаются под действием самого вируса или иммунной системы, а высвобожденный вирус уничтожается АРТ.

Научная новизна.

Предложены способы воздействия на вирусную инфекцию ВИЧ.

1. Использование безъядерных клеток (БЯК):

- Безъядерные клетки должны иметь на своей поверхности белки CD 4 и ССR5;

- БЯК могут быть образованы путем облучения (ультрафиолетом или лазером) лимфатической жидкости или крови;

- БЯК могут быть образованы от лимфоцита с функциями и размерами мегакарциоцита, поверхность которого содержит белки CD 4 и ССR5.

2. Использование искусственных вирусов сателлитов:

- геном ИВС не должен содержать гены вирусных белков ВИЧ;

- геном ИВС должен содержать в себе трансактивационный реагирующий элемент (TAR), находящийся на 5'-конце и Rev Response Element=RRE;

- геном ИВС должен содержать в себе Rev Response Element=RRE в большем количестве 2-3 и более элементов;

- геном ИВС не должен содержать последовательностей для сплайсинга;

- ИСВ вводится в организм пациента в составе ДНК стволовых клеток крови, заранее извлеченных для генетической модификации;

- совместно с ИСВ могут применяться препараты АРТ: ингибиторы интегразы, ингибиторы слияния и др.

Для активирования спящего ВИЧ необходимо применять один из стимулов транскрипции ВИЧ совместно с модифицированным белком Tat. Белок Tat модифицирован так, чтобы иметь короткое время полураспада.

Вывод.

Применение БЯК, ИВС и модифицированного белка Tat, способны дополнить методы АРТ и требуют дальнейшего, более детального рассмотрения и применения в экспериментах.

1. Филдс Б.Н., Найп Д.М., Мэрфи Ф.А., Харрисон С. Вирусология: В 3-х т. Том 1 — М.: Мир, 1989. — 492 c.
2. Овчинников А.А., Сингина Г. Н., Влияние цитохолозина б на реконструирование ооцитов методом переноса ядер соматических клеток крупнорогатого скота., Аграрный вестник Урала., 2011., №9 (88)
3. Пивник А.В., Туманова М.В., Серегин Н.В.,. Пархоменко Ю.Г., Тишкевич О.А., Ковригина А.М., Ликунов Е.Б. Лимфомы у ВИЧ-инфицированных больных: обзор литературы., Клиническая онкогематология., 2014., т. 7 №3 с. 264-277
4. Свиридова-Чайлахян Т.А., Кантор Г. М., Неинвазивные оптико-лазерные приемы пересадки ядер у млекопитающих., БИОФИЗИКА, 2010, том 55, вып.3, c.424-433
5. Влияние ВИЧ на костный мозг., ДомМедика современная медицина., [Электронный ресурс] URL: https://dommedika.com/infekctions/vich_i_kostnii_mozg.html
6. Значение белка Tat в репликации ВИЧ., ДомМедика современная медицина., [Электронный ресурс] URL https://dommedika.com/infekctions/belok_tat_vich.html
7. Обследование и антиретровирусная терапия у взрослых и подростков Клинический протокол для Европейского региона ВОЗ (обновленная версия 2012) [Электронный ресурс] URL: http://www.euro.who.int/__data/assets/pdf_file/0008/157166/e95794R.pdf
8. Alex Matthews-King Health, HIV patient in Dusseldorf could be third person ‘cured’ of virus after bone marrow transplant., Correspondent Friday 8 March 2019 12:00  [Электронный ресурс] URL: https://www.independent.co.uk/news/health/hiv-cure-bone-marrow-transplant-dusseldorf-patient-treatment-a8813666.html
9. Maud Mavigner, Benjamin Watkins, Benton Lawson, S. Thera Lee, Ann Chahroudi, Leslie Kean, Guido Silvestri., Persistence of Virus Reservoirs in ART-Treated SHIV-Infected Rhesus Macaques after Autologous Hematopoietic Stem Cell Transplant., Published: September 25, 2014
10. Ran Taube Boris Matija Peterlin., Lost in Transcription: Molecular Mechanisms that Control HIV Latency., Viruses. 2013 Mar; 5(3): 902–927.
11. Thomas J. Hope, Didier Trono., Structure, Expression, and Regulation of the HIV Genome., HIV InSite Knowledge Base Chapter November 2000 [Электронный ресурс] URL: http://hivinsite.ucsf.edu/InSite?page=kb-02-01-02#S2.2.1X

Рецензии:

15.02.2020, 17:25 Умарова Замира Фахриевна
Рецензия: Статья написана на актуальную тему. Рекомендую к публикации!



Комментарии пользователей:

12.04.2020, 12:03 Алиева Гевхар Ариф Отзыв:  Статья,затронутая актуальной проблемы медицины, ВИЧ-инфицировании, очень интересная. Авторы используя современные возможности онкологии, радиологии и вирусологии ,для излечения ВИЧ_инфицированных больных, применяя предложенными авторами БЯК и геном ИБС достигли в лечении ВИЧ-инфицированных больных значительному успеху. Сегодня в мире смертность среди ВИЧ-инфицированных больных очень высоко. По этому, труд авторов является уверенным шагом в области медицины. Спасибо авторам! Мое Почтение доктор Алиева Гевхар Ариф гызы.

Оставить комментарий