ВИЧ, СПИД: актуальные проблемы, вакцинация

     р9 Связан с геномной РНК

     р7 То же

     pol р66 Обратная транскриптаза (синтез ДНК на матрице РНК)

     р31 Интеграза (встраивает ДНК вируса в клеточный геном)

     р10 Протеаза (расщепляет большие белковые трансляты на дифинитивные белки вируса)

     tat p14 Активирует транскрипцию с вирусных генов, стабилизирует вирусную мРНК, усиливает трансляцию с вирусной мРНК)

     rev p19 Существенен для экспрессии белков оболочки (Env)

     nef p27 (?) Может усиливать и ингибировать репликацию ВИЧ

     vif p23 Необходим для выхода новорожденных вирусов из клетки-мишени (вероятно, участвует в фолдинге белков Env)

     vpu p16 Необязателен для жизненного цикла вируса; усиливает отпочковывание вируса из клетки-мишени

 

   

Вакцины протии ВИЧ

ВОЗМОЖНОСТИ РАЗРАБОТКИ ВАКЦИН.

Существует два  главных вида иммунного ответа. Первый - гуморальный ответ, который "полагается" на выработку антител. В случае с  ВИЧ-инфекцией организм производит антитела к вирусу, которые присоединяются к gp120 - белку на поверхности вируса. Эти антитела могут предотвратить  проникновение вируса в человеческую клетку. Они также могут "пометить" части вируса и инфицированные клетки, чтобы другие клетки иммунной системы  смогли их уничтожить.

Другой тип  иммунного ответа - клеточный иммунный ответ, он в основном связан со стимуляцией  Т-лимфоцитов, которые распознают ВИЧ-инфицированные клетки и убивают их. Для других вирусных инфекций, эти клетки (клетки CD8) - эффективный способ избавиться от инфицированных клеток.

Когда иммунная система готова ответить на белок  вируса, некоторые иммунные клетки становятся так называемыми "клетками памяти". В этом случае, когда организм в следующий раз столкнется с  тем же белком, существующие клетки памяти позволят иммунной системе сразу  же распознать и уничтожить возбудителя.

Вакцины могут  содержать как фрагменты микроорганизма, так и целый микроорганизм, убитый или ослабленный так, что вакцина  не вызывает заболевания. Заставляя  иммунную систему столкнуться с  этими фрагментами, вакцина стимулирует  иммунный ответ (гуморальный или  клеточный) и "запускает" производство клеток памяти.

Теория лечебных вакцин против ВИЧ

Терапевтические вакцины содержат либо целые мертвые  вирусы ВИЧ, либо генетически модифицированные фрагменты вируса. В настоящий  момент исследования направлены на следующие  фрагменты вируса:

gp160, большой  белок на поверхности частиц  ВИЧ;

gp120, белок на  поверхности вируса, с помощью  которого ВИЧ проникает в клетку CD4;

p24, белок сердцевины  вируса;

p17, другой белок  сердцевины вируса;

векторная вакцина, где небольшие порции ВИЧ внедрены в безобидные для человеческого  организма вирусы.

В отличие от других видов лечения, направленных на иммунную систему, терапевтические  вакцины не являются иммунностимуляторами. Их цель "настроить" иммунную систему против ВИЧ, и только против него.

Иммунизация против болезнетворного агента, повреждающего  важный компонент иммунной системы, связана с особыми трудностями. К тому же мешает сильная изменчивость вируса. Она обусловлена преимущественно  накоплением мутаций. Нельзя исключить  роль и генетических рекомбинаций - обмена генами между разными вариантами ВИЧ и других вирусов, которые  часто находятся в организме пораженном СПИДом, а также между генами ВИЧ и клеточными генами больного. До сих пор во всех попытках иммунизации против вируса использовался очищенный или клонированный гликопротеин оболочки. У экспериментальных животных он действительно вызывает образование нейтрализующих антител к вирусу, но только к тому штамму, который был использован для иммунизации. Иногда вырабатываются нейтрализующие антитела, которые действуют на несколько штаммов, но их титр, как правило, очень низок. Более того, до сих пор точно неизвестно против какого компонента вируса направлены нейтрализующие антитела. Тем не менее оболочка вируса сохраняет свою привлекательность в качестве антигена для иммунизации, так как процесс связывания с молекулой CD4 оказался общим для всех изученных на сегодняшний день штаммов, и это говорит о возможности наличия общих эпитопов у их оболочек. Вероятно, нейтрализующие антитела к этим консервативным участкам можно получить, используя в качестве антигена антитела к CD4 (антиидиотипический метод).

Результаты экспериментов  с животными позволяют думать, что важно не только то, какой  из компонентов вируса используется для вакцинации, но и то, каким  способом вакцина "предлагается" иммунной системе. Было показано, что в качестве вакцины могут быть весьма эффективны вирусные антигены, включенные иммуностимулирующие комплексы.

Существуют различные  подходы к изготовлению вакцин и  внедрению их в организм. Например, вакцины gp120 были разработаны на основе разных штаммов ВИЧ, и до сих пор  непонятно, нужно ли использовать тот  штамм, которым был инфицирован  конкретный человек, или лучше использовать различные штаммы, чтобы иммунный ответ был более широким. Созданные  генетически белки вируса производятся в человеческих клетках различных  типов, что также может отразиться на окончательном облике вакцины. В  различных вакцинах используются вспомогательные  вещества, призванные стимулировать  нужный иммунный ответ. Помимо этого  в вакцине могут использоваться векторы - инактивированные микроорганизмы, в которые частицы ВИЧ внедряются и таким образом "транспортируются" к иммунным клеткам. Например, в качестве вектора используют аденовирус - возбудитель обыкновенной простуды, существует вакцина, где используется вектор оспы.

* * *

Ниже приведены  наиболее перспективные разработки вакцин от ВИЧ. Все они настолько  же безопасны, как и вакцины, применяющиеся  от других заболеваний. В большинстве  случаев побочный эффект от их введения был минимальным - небольшое покраснение  в области инъекции, которое скоро  проходило. По заявлению исследователей, такие симптомы, как повышение  температуры, головная боль и гриппоподобное состояние вполне возможны при введении любой вакцины. Поэтому в ряде случаев некоторым добровольцам вводили плацебо (неактивную субстанцию), чтобы отличить реальные побочные действия вакцины от побочных действий психологического характера.

Наиболее успешно  прошли в США, Канаде, Нидерландах, Порто  Рико и Таиланде испытания вакцин, содержащих вещество под названием AIDSVAX, которое производится американской компанией VaxGen. Испытания вакцин проходят в Тайланде (изучается воздействие на субтипы вируса В и Е) и в других странах (воздействие на субтип В). Все продукты AIDSVAX созданы на основе одного из белков ВИЧ, который называется "gp120". Вирус использует этот белок в сочетании с другим белком - "gp 41" - для вторжения в клетку. Одна из возможностей перекрыть вирусу путь в клетку - это выработка антител к одному из этих белков (или к двум сразу).

Но это не единственный путь. Другой вариант  ответа на вторжение вируса - это  выработать большое количество клеток, которые могут уничтожать клетки, зараженные ВИЧ. Это называется клеточным  иммунным ответом. Вакцины, основанные на таком принципе, уже испытываются на людях. Они содержат препарат ALVAC, производимый компанией Aventis Pasteur. В состав его входит птичий вирус (canarypox), в котором были найдены элементы вируса иммунодефицита человека. И несмотря на то, что первые вакцины ALVAC базировались на субтипе В, испытания, проведенные на американских добровольцах, показали, что вакцина действует и на другие субтипы вируса.

Испытания вакцины ALVAC проходят в Уганде. Цель испытаний - увидеть, будет ли у добровольцев вырабатываться иммунный ответ, способный  разрушать инфицированные ВИЧ клетки. После начала испытаний в Уганде никакой информации об этом исследовании пока не поступало.

Следующий вид  вакцин, который может быть испытан  на людях, разработан совместно университетами Найроби и Оксфорда в партнерстве  с IAVI (International Aids Vaccine Initiative). Вакцина содержит ДНК или РНК ВИЧ субтипа А. Ученые из Найроби назвали свой проект Kenya AIDSVaccine Initiative (Инициатива Кенийской Вакцины от СПИДа).

Второй проект IAVI по разработке вакцины проходит в партнерстве с небольшой  американской компанией AlphaVax из Северной Каролины и Университетом Кейптауна, ЮАР и направлен на разработку вакцины от субтипа C. Испытания ее начнутся в ближайшее время. Идея ее очень близка к ДНК-вакцине.

Третья ветвь  разработок IAVI будет использовать новые  достижения Балтиморского института вирусологии в разработке вакцины от ВИЧ, которую можно будет употреблять через рот или как назальный спрей. Это может быть сделано путем помещения вакцины внутрь безопасных штаммов бактерии сальмонеллы, которые в состоянии выживать при заглатывании. Есть надежда, что иммунный ответ, который произойдет в ротовой полости или в носу, даст толчок иммунному ответу в уретре и влагалище, что предотвратит половой путь передачи ВИЧ.

* * *

Вакцина из ГМО

Из табака

Недавно Великобритания одобрила метод терапии  антителами, произведенными из генетически  созданного табака в Институте Фраунгофера  для использования в эксперименте, в котором примут участие 11 человек. В ходе испытания будет проверена  безопасность и качество антитела произведенного из растения и разработанного для  того, чтобы останавливать передачу ВИЧ между сексуальными партнерами в процессе полового акта, при касании  непосредственно вагинальной полости. Это является первым примером осуществления  такого испытания в Европе, где  как правительства, так и граждане продолжают в своем большинстве  относиться скептически к генетически  модифицированным продуктам.

"Это  красный день в календаре в  этой области исследования" –  отметила Джулиан Ма (Julian Ma), профессор Молекулярной Иммунологии в Университете Лондона и исследователь данного проекта. " Одобрение Контролирующих органов Медицины и Здравоохранения (MHRA) на проведение испытаний на людях, является подтверждением того, что моноклональные антитела могут быть произведены в растениях с тем же качеством, что и те, которые были приготовлены с использованием существующих стандартных производственных систем. Это то, в достижение чего многие люди склонны не верить".

Из овощей

10 шагов к созданию  вакцины ВИЧ

1. Ученые из  ГНЦ вирусологии и биотехнологии  "Вектор" (Кольцово, Новосибирская обл.) еще лет 12 назад отобрали фрагменты двух белков ВИЧ, в которых находились 9 самых важных маркеров вируса. Как из деталей "Лего", сконструировали из них новый, не существующий в природе белок. Эксперименты доказали: если этот белок ввести мышам, у них возникает иммунный ответ против ВИЧ.

2. Затем, подобно  тому, как по готовой кофточке  можно реконструировать ее выкройку, синтезировали искусственный ген,  который мог бы производить  этот белок. Вместе с коллегами  из Института химической биологии  и фундаментальной медицины СО  РАН (Новосибирск) присоединили  к своей "придумке" ген одного  из белков вируса гепатита  В. Такие конструкции называют  химерными.

3. Химерный ген встроили в плазмиду кишечной палочки. Плазмида - это кольцевая молекула ДНК, которая в микробах существует сама по себе, вне хромосом. Убедились, что искусственный ген запустил производство искусственного же белка.

4. Кишечную палочку  ученые "Вектора" и Сибирского  института физиологии и биохимии  растений СО РАН (СИФИБР, Иркутск)  внедрили в бактерию Agrobacterium tumefaciens. Она живет в почве и может заражать растения, тогда на них образуются так называемые "корончатые галлы" - противные разрастания вроде кораллов. Молекулярных биологов она заинтересовала как "ракета-носитель" - бактерия способна "всунуть" в геном растения тот самый ген-химеру.

5. Хитрой бактерией  ученые СИФИБРа заражали томаты итальянской селекции сорта "Вентура", выбранного за высокое содержание белка. Для этого тонкой иглой, на которой были бактерии, они укололи более 2000 маленьких проростков, полученных из семян томатов. Растили эти проростки на специальных средах - на них могли выжить только те кустики помидоров, в которых трансгенез состоялся, то есть химерный ген встроился-таки в геном растения. Таких оказалось около десятка.

6. Биологи расклонировали полученные трансгенные растения и стали выращивать их. Получили обычные красные помидоры, в которых был необычный белок - от вирусов СПИДа и гепатита В. Сам по себе он абсолютно безопасен, но организм животного и человека мгновенно определяет, что это нежелательный пришелец-антиген.

7. Спелые томаты  сублимировали, т.е. высушивали  в вакууме при минус 190, и передавали обратно в "Вектор". Здесь лабораторным мышам скармливали их в виде томатной пасты (порошок просто разводили водой - так же готовят фруктовые и овощные соки, которые мы покупаем в магазинах).