ВИЧ и СПИД. Реальность и перспективы

В некоторых районах Африки половина взрослого населения заражена ВИЧ. Этот вирус очень успешно эксплуатировал неспособность некоторых женщин контролировать свою сексуальную жизнь. Сегодня ученые ищут ген, способный держать вирус в узде, и способ остановить инфекцию.

В начале 1980-х слов ВИЧ и СПИД просто не было. Молодые гомосексуалисты в Сан-Франциско умирали от редких видов рака и пневмонии, так как врачи не знали причины болезней. Сегодня мы говорим о всемирной эпидемии СПИДа, распространяющейся в основном через гетеросексуальные контакты и наркоманию. Но тысячи ученых во всем миру ищут решение проблемы. Они отталкиваются от природы вируса и иммунной системы, чтобы найти новые пути профилактики и лечения.

Что такое ВИЧ?

У иммунной системы человека есть две линии обороны: специфический и неспецифические иммунитеты. Неспецифический врожденный иммунитет определяет схему, он говорит: это бактерия, надо реагировать. Специфический иммунитет приходит позже. Неспецифический приходит первым, давая время специфическому собраться с силами. Тот приходит и говорит: это вирус герпеса, или это вирус ВИЧ.

У специфического иммунитета есть две части: гуморальная реакция и клеточная. Макрофаги часто первыми из клеток встречают захватчика. Он растирает микроорганизм на мелкие частицы по 8-9 аминокислот, и тогда они выражаются на поверхности клетки. Затем они обучают специфическую иммунную систему, которая говорит: я вижу этот пептид, сейчас я им займусь.

Хелперный Т-лимфоцит с поверхностным белком CD4 координирует реакцию клетки. Активируясь антигеном, Т-клетки выделяют химические вещества цитокины. Цитокины приказывают другим клеткам, в том числе киллерным Т-клеткам CD8, мигрировать в сторону чужеродного организма. Клетки CD8 делятся на киллерные Т-клетки и Т-клетки памяти. Некоторые химические посредники от Т-клеток стимулируют также гуморальную реакцию организма через B-клетки. Среди B-клеток выделяют плазмоциты, которые производят антитела, атакующие бактерии и вирусы. Выделяют также B-клетки памяти.

Как только они разрушили некий организм, белка поблизости больше нет. Они теряют интерес и самоуничтожаются. Но часть из них остается, это клетки памяти. Если такой организм придет снова, они быстро среагируют.

Почему же имея мощную иммунную систему, наш организм не может контролировать ВИЧ?

ВИЧ – это сферообразный ретровирус, содержащий РНК и фермент ревертазу. Поверхность вируса покрыта выростами белка gp120. Когда ВИЧ встречается с Т-клеткой, молекула gp связывается с рецептором и корецептором CD4. Мембраны вируса и клетки сливаются, и ядро вируса проникает в клетку. Ядро раскрывается и выпускает РНК. Ревертаза прикрепляется и производит одну цепочку ДНК, а следом вторую дополнительную цепочку. Молекула ДНК входит в ядро клетки и включается в геном.

Сперва иммунная система предпринимает обычную атаку, и количество вируса уменьшается. Но борясь с вирусом, иммунная система помогает ему выжить.

Какая клетка больше всего подвержена ВИЧ? Активированный лимфоцит. Поэтому, когда эти лимфоциты выходят на борьбу с вирусом, он в них проникает. Теперь он инфицирует больше клеток, обманывая иммунную систему.

 

Нонпрогрессоры

Ученые уже многие годы наблюдают так называемых нонрогрессоров. Это люди, которые заразились ВИЧ, но через 15-20 лет СПИД у них так и не развился. Почему эти люди остаются здоровыми? Быть может в их иммунной системе что-то сдерживает вирус?

Ученые обнаружили, что при заражении ВИЧ Т-клетка CD8 не обязательно убивает инфицированную клетку. Она производит белок, который называют антивирусным фактором CD8, подавляющий вирус в зараженной клетке, чтобы он не мог ничего не производить. Эта клетка несет пустой ген и может функционировать. Поскольку она действует против любого штамма СПИДа, любого обезьяньего вируса, она неспецифична. Значит, это врожденная реакция.

Немногие счастливчики имеют сильный фактор CD8 и сохраняют его. Те, у кого развивается СПИД, утратили эту реакцию.

В различных лабораториях делаются попытки идентифицировать антивирусный фактор. Как его найти? Это один из миллионов белков, производимых лимфоцитами CD8. Сейчас для поиска этого белка используют новейшие технологии, всего 10 лет назад это было бы невозможным.

Используя кровь нонпрогрессоров и других людей, в лабораториях выращивают клетки CD8, которые производят антивирусный фактор. Если необходимо узнать, могут ли клетки CD8 данного пациента подавить размножение вируса, их культивируют зараженными CD4 и измеряют выработку вируса в этом образце.

После изоляции антивирусного фактора надо научить иммунную систему контролировать ВИЧ естественным способом. Можно ли вводить людям этот фактор, или нужно найти способ заставить клетку CD8 производить его самой? Наиболее вероятным будет второе, когда больным нужно вернуть естественную иммунную реакцию.

 

Корецепторы

Некоторые зараженные остаются здоровыми, а другие остаются ВИЧ-отрицательными, несмотря на многократный контакт с вирусом. Ученым известно, что чтобы попасть в клетку, ВИЧ должен связаться с рецептором CD4 на ее поверхности, но достаточно ли этого?

В институте аллергии и инфекционных болезней доктор Эдвард Бергер почти 20 лет изучает СПИД.

Почему вирус может попасть в клетку человека с CD4, но не в клетку мыши, где тоже есть CD4? Есть два варианта ответа. Первый: что хотя в клетке мыши есть CD4, в ней есть что-то еще, что не дает вирусу войти. Второй: может быть вирусу нужно что-то еще, что есть у человека, и чего нет у мыши.

Gen_Lin28aВ начале 1990-х Бергер и его коллеги начали исследовать эти возможности. Они создали клетку-гибрид из человеческой и мышиной и поместили на нее молекулу CD4. Они обнаружили, что вирус сумел попасть в гибридную клетку. Это привело их к мысли, что в человеческой клетке должна быть другая молекула, кроме CD4, которая нужна вирусу, чтобы попасть внутрь. Ее назвали корецептором.

Но как они могли определить ген, кодирующий рецептор? Используя библиотеку генетического материала, присутствующего в клетках человека, ученые начали смешивать его с мышиной клеткой с CD4. Затем они добавили только оболочечный белок вируса и измерили слияние с помощью анализа активации гена-репортера. Чем больше корецептора присутствовало в генах, тем больше было слияние. Таким образом, ученые узнали, что в библиотеке есть ген, кодирующий загадочный рецептор.

Затем они обнаружили гены, которые после введения в клетку мыши производил поверхностный белок, заставляющий сливаться клетку с оболочечным белком ВИЧ и клетку мыши. Они обнаружили лишь одну его функцию: он позволял вирусу ВИЧ слиться с клеткой с CD4. Этот белок они назвали фузином.

В тоже время, когда Бергер обнаружил фузин, который сейчас называют CXCR4, другие ученые обнаружили другой корецептор – CCR5.

Почему так важно существование двух отдельных корецепторов? Оказывается, они имеют большое значение для понимания того, как ВИЧ передается от человека к человеку. Вирусы, присутствующие в бессимптомной фазе, предпочитают CCR5. Только при переходе в симптомную фазу появляются вирусы, использующие CXCR4.

Но ученые знают, что есть мутировавший ген CCR5, который не может произвести функционирующий рецептор. Как оказалось, одна из главных причин, почему некоторые не заражаются ВИЧ при многократных контактах – то, что они несут только дефективные CCR5, у них нет корецептора, который нужен вирусу, чтобы зацепиться в организме. Примечательно и то, что единственное известное нам последствие отсутствия нормального CCR5 – то, что человек не может заразиться ВИЧ.

Поскольку люди могут жить без CCR5, против него разрабатывают лекарства. Самой эффективной терапией против CCR5 обещают быть маломолекурярные вещества, связывающиеся с CCR5 и не дающие ВИЧ использовать его как корецептор. Фармацевтическая промышленность прилагает к этому большие усилия. Есть надежда, что результатом станет новое оружие против ВИЧ.

 

ДНК-вакцина от ВИЧ

До появления ВИЧ ученые думали, что большинство вирусов можно победить традиционными вакцинами. У них были вакцины от кори, оспы, полиомиелита. Есть два способа изготовления вакцин: из убитого вируса и из живого ослабленного, которые размножается достаточно, чтобы вызвать иммунный ответ. Но ВИЧ ставит уникальную задачу: живая вакцина опасна, потому что может перейти в болезнетворную форму, а убитый вирус при предварительных испытаниях не сработал.

ВИЧ – классический пример всех проблем, возникающих с вакциной. В университете Пенсильвании работали над вакциной против ВИЧ, которая была бы безопасна, как обычная убитая вакцина. Но быстрое размножение и мутация ВИЧ – лишь одна из многих проблем.

Каждый раз, когда вирус проходит через цикл размножения, когда он растет, он немного меняется. Есть множество вариаций этого вируса. По мере распространения в популяции появляются новые варианты. Ученым нужна была вакцина, которая предотвратит все эти варианты.

Кроме того, он интегрируется: генетический материал ВИЧ включается в наши хромосомы. Когда происходит заражение, единственный способ его побороть – это разрушить эту клетку. А для этого нужны киллерные Т-клетки.

Но как было ученым вызвать иммунный ответ без риска заражения? Один из вариантов – использовать ДНК как иммуноген или вакцину. Из генов антигенных белков, из оболочки ядра ВИЧ сделали бактериальную плазмиду. Другие части вируса – промотор, регуляторные последовательности – исключаются, так как они нужны вирусу для размножения. Также исключаются все важные функции, которые могут повредить человеку: разрушительные генные протеазы, гено-обратные транскриптазы. Ученые изменяют компоненты вируса, чтобы он не смог трансформироваться в какую-то новую форму, и испытывают его в лабораторных условиях.

Генетически измененную плазмиду смешивают с жидкостью и вводят внутримышечно. Впервые ДНК вакцины испытали на мышах в начале 1990-х. ученые полагали, что клетка, принявшая этот генетический материал, станет фабрикой по производству вирусного белка, который они закодировали. Иммунная система начнет воспринимать эту клетку как носитель чужеродного белка, и для нее это будет выглядеть как зараженная вирусом клетка. Это научит ее создавать клеточный иммунный ответ – киллерные Т-клетки. Но поскольку клетка также производит антиген, B-клетки увидят его и смогут произвести антитела. Поскольку утечка антигена также стимулирует хелперные Т-клетки, налицо три компонента иммунной реакции: антитела, киллерные Т-клетки и хелперные Т-клетки. По сути получается живая ослабленная вакцина без риска распространения инфекции. Но сработает ли ДНК-вакцина?

Ученым удалось действительно предотвратить ВИЧ-инфекцию у крупных приматов. На более мелких приматах они показали, что могут снизить воспроизводство вируса и защитить Т-клетки CD4 после воздействия патогенного вируса.

В 1999 году началось испытание ДНК-вакцины на людях. До сих пор ДНК-вакцины плохо работают у людей, но новые исследования внушают надежду.

ДНК-вакцина, когда-то считавшаяся радикальным средством, теперь используется в разных клинических испытаниях. Ученые говорят, что даже если она будет эффективна лишь в половине случаев, она может существенно повлиять на скорость распространения болезни.

 

Эпидемия и профилактика

Но хотя новые методы лечения дают надежду, многие регионы мира по-прежнему охвачены пожаром эпидемии. 65 миллионов людей в мире инфицированы ВИЧ, 25 миллионов – в одной только экваториальной Африке. У большинства нет никакой надежды на лечение, так как лекарства слишком дороги, и они живут далеко от больших городов. СПИД убивает взрослых, выращивающих пищу и зарабатывающих деньги, оставляя семьи без поддержки, а детей – без родителей.

Уже ясно, что СПИД будет дестабилизирующим фактором №1 в Африке еще многие годы. Он уже сильно повлиял на экономику наиболее пострадавших стран, мы видели резкое снижение ВВП в этих странах. Сегодня средняя продолжительность жизни там упала до уровня Второй Мировой войны и движется назад в 19 век.

Сегодня быстрее всего эпидемия разрастается в России, Украине и странах Балтии. Почти на 100% эта эпидемия вызвана внутривенной наркоманией. Казалось бы, все просто: следите, чтобы все пользовались только чистыми шприцами, разверните программу по лечению наркомании метадоном и реабилитации, но этого не делают. Наркоманов-людей ненавидят сильнее, чем вирус.

В экваториальной Африке причина эпидемии – гетеросексуальное заражение и низкий статус женщин. Это единственный регион, где женщины заражаются и умирают от СПИДа чаще, чем мужчины.

Главная движущая сила в экваториальной Африке, а теперь еще и в Азии – исключительно сильный перекос в расстановке сил не в пользу женщин. У большинства из них нет права отказать мужчине в сексе, они не могут решать, где, когда и с кем. Изнасилование настолько привычно, что лишь недавно на него стали смотреть как на преступление. А мужчины часто имеют более 10 постоянных жен.

Социальные и культурные факторы осложняют контроль над СПИДом в этих странах. Одно дело сказать наркоману «вот тебе чистый шприц, хотя бы не заражай других людей», и другое дело сказать всему обществу «измените сексуальные нравы, которые были нормами многие века, и станьте новым обществом с совершенно другим гендерным равновесием, с равноправием женщин».

Однако в Уганде все начинает понемногу меняться. Здесь много говорят о СПИДе и ведется активная кампания по его профилактике.

В Уганде сыграл роль еще один фактор: растущее возмущение среди женщин. Они стали требовательнее к своим мужьям и к своим сексуальным партнерам, пытались научить сыновей вести себя иначе.

Сегодня ученые признают нужду в профилактике, которую могут контролировать женщины – бактерициды в виде гелей и капсул.

ДНК-вакцины также могут быть полезны в развивающихся странах. ДНК довольно стабильна и может долгое время храниться вне холодильника. Это очень важно в тропических условиях, особенно в бедных странах, где может не быть холодильников.

Ученые считают, что здравоохранение должно оставаться на передовых рубежах профилактики СПИДа. Нельзя забывать, что в профилактику входят просвещение, раздача презервативов, обмен шприцев и вакцинация.

Многие ученые говорят, что эпидемия СПИДа только начинается. В то время как лекарства сильно снизили смертность в США, в других странах уровни смертности и заражения растут.

Но ученые находят новые способы борьбы со СПИДом. Они начинают понимать сущность болезни не только в биологическом смысле, но в политическом, экономическом и культурном. И это дает новую надежду.

Нельзя просто смотреть на то, как каждый день в мире заражается 15 тысяч человек и умирает 8 тысяч. На самом деле, ученые возлагают надежды на молодое поколение. Как бы это ни было ужасно, но сегодняшние подростки и даже дети должны реально представить себе вспышку эпидемии через 10-20 лет, чтобы у них был стимул защитить не только себя, но и свое общество.

Комментарии: