Ученые Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе определили новый способ лечения ВИЧ-инфекции, который потенциально способен полностью очистить организм зараженного человека от смертельно опасного вируса. Специалисты показали, что их метод позволяет выявлять и уничтожать ВИЧ в спящем состоянии в инфицированных клетках. «Лента.ру» подробно рассказывает об исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications.
Неистребимый враг
В настоящее время единственным эффективным лечением ВИЧ является антиретровирусная терапия. Хотя она не избавляет человека от инфекции полностью, вирусная нагрузка практически достигает нуля, то есть вирусы существуют только в виде вставленных в ДНК чужеродных генетических последовательностей, называемых провирусами. В отсутствии терапии эти последовательности вновь начинают генерировать полноценные вирусы, поэтому зараженный вынужден принимать антиретровирусные препараты до конца жизни.
Еще одной проблемой является развитие устойчивости ВИЧ к терапии, поэтому обычно используются комбинации препаратов (от двух до четырех компонентов), нацеленных на различные стадии размножения вируса. Нельзя нарушать режим приема лекарств или уменьшать дозы, иначе они могут потерять свою эффективность, и сдержать размножение вируса станет невозможно. В этом случае ВИЧ-инфекция приведет к истощению иммунитета и перейдет в терминальную стадию — СПИД.
Лимфоцит с реплицирующимися вирусными частицами
Фото: Cynthia Goldsmith / Centers for Disease Control and Prevention / АР
ДНК вируса, внедренные в геном клеток зараженного, называют ВИЧ-резервуарами. В теории полное очищение организма от таких «гнезд» является ключом к полному излечению, однако на настоящий момент существуют лишь экспериментальные подходы. К ним, например, относится редактирование ДНК с помощью генной инженерии, пересадка костного мозга с невосприимчивыми к ВИЧ клеткам или выведение латентных клеток в активную фазу с последующим их выявлением и уничтожением. В настоящий момент точно известно о нескольких излеченных от ВИЧ пациентов, которым проводили пересадку костного мозга. Однако этот метод применяется только в случае пациентов с особыми показаниями для лечения лейкоза из-за опасности и дороговизны.
Поиск и уничтожение
Для уничтожения клеток с ВИЧ-резервуарами исследователи пользовались различными агентами, которые переводят латентную стадию в активную (англ. latency reversing agents, LRA). Таким, например, является синтетический аналог бриостатина SUW133, который способен активировать латентные клетки и индуцировать их гибель. Предполагается, что добавление дополнительного цитотоксического агента еще сильнее подорвет вирусный резервуар. Уничтожать клетки с активными провирусами можно также с помощью терапии на основе антител или через усиление собственного противовирусного иммунного ответа.
Для полного излечения от ВИЧ необходимо избавиться от латентных ВИЧ-резервуаров — клеток, в геном которых встроен генетический материал вируса
Эксперименты на мышах, инфицированных ВИЧ-1, показали, что сочетание нескольких LRA c нейтрализующими антителами способно уменьшить вирусную нагрузку, возрастающую после отмены антиретровирусных препаратов. Ученые называют подобные подходы по уничтожению латентных резервуаров ВИЧ «кик-энд-килл» (англ. kick-and kill). Доклинические исследования LRA также успешно проводились на макаках-резусах, инфицированных вирусом обезьяньего иммунодефицита.
Течение ВИЧ-инфекции
Изображение: Wikipedia
Потенциально эффективным методом борьбы с ВИЧ является также клеточная терапия, хотя этот подход недостаточно изучен. В новом исследовании ученые испытали инъекции естественных киллеров (NK-клетки) — лимфоцитов, которые способны убивать клетки, зараженные бактериями и вирусами. Эксперименты на мышах показали, что NK-киллеры в сочетании с LRA предотвращают повторное появление ВИЧ у гуманизированных мышей (то есть мышей, у которых есть человеческие клетки и ткани). Лечение также уменьшает само количество ВИЧ-резервуаров в организме, что доказывает возможное полное излечение от вируса при дополнительных вмешательствах.
Эффективные убийцы
В ходе исследования ученые получили NK-клетки из периферической крови четырех здоровых доноров и определили, какие из них обладают наибольшей цитотоксичностью. При заражении ВИЧ NK-клетки начинают бороться с вирусом, быстро нацеливаясь на инфицированные клетки и уничтожая их. Однако, когда ВИЧ перетекает в хроническую стадию, количество цитотоксических клеток, вырабатываемых самим организмом, начинает уменьшаться. Избежать этого позволяет пересадка NK-клеток от доноров. Уже показано, что они эффективно подавляют репликацию вируса в лабораторных условиях и подавляют острую стадию ВИЧ-инфекции в организме гуманизированных мышей.
Выделенные NK-клетки культивировали вместе с зараженными вирусом CD4+ Т-лимфоцитами, а через 24 и 48 часов ученые подсчитывали, как много инфицированных клеток выжило. Оказалось, что уже через 24 часа NK-клетки начинали реагировать на присутствие зараженных лимфоцитов. При этом сам вирус в отдельности от клеток не активировал естественные киллеры, то есть последние реагировали исключительно на клетки, инфицированные ВИЧ. Как и ожидалось, NK уничтожали Т-клетки с вирусом внутри.
На следующем этапе исследования ученые использовали гуманизированных мышей, которых инфицировали ВИЧ-штаммом NFNSX. В течение четырех недель у грызунов наблюдалась виремия (острая фаза ВИЧ-инфекции). Антиретровирусную терапию проводили в течение шести недель и, как только виремия была подавлена, лечение отменяли. Часть животных получала инъекции NK-клеток периферической крови человека через один и шесть дней после прерывания терапии. Через неделю у пяти из шести мышей в контрольной группе случился рецидив, а в группе, получившей естественные киллеры, — только у одной из шести. NK-клетки не уничтожали без разбора иммунные клетки мышей, что подтверждает общую безопасность такого метода лечения.
Ударная смесь
Затем ученые решили посмотреть, как NK-терапия влияет на восстановление ВИЧ-нагрузки после отмены антиретровирусной терапии с помощью метода, называемого ДНК-штрихкодированием. Он заключается в определении специфических последовательностей вирусного генома, по наличию которых можно сделать вывод о присутствии вируса в организме. Исследователи создали ВИЧ-1 с искусственно вставленным генетическим штрихкодом длиной 25 пар оснований. Вирус вводили мышам внутривенно, а через четыре недели после заражения применяли антиретровирусную терапию в течение шести недель, чтобы уменьшить репликацию вируса. Затем терапию отменяли, после чего одной группе мышей вводили NK-клетки, а другая оставалась контрольной.
Вирионы ВИЧ
Фото: Dr. Edwin P. Ewing, Jr. / U.S. Department of Health & Human Services
В результате у шести из 14 мышей в группе, получавшей NK-клетки, произошел рецидив, а в контрольной группе вирусная нагрузка восстановилась у всех 12 мышей. При этом естественные киллеры значительно замедлили восстановление вируса. В целом их применение снижает скорость распространения вируса после отмены терапии в 2,1 раза. Это показывает, что NK-клетки нацелены именно на клеточные ВИЧ-резервуары и уменьшают их количество, в результате чего вирусу нужно больше времени, чтобы начать инфицирование новых мишеней с прежней скоростью.
Исходя из полученных результатов авторы исследования предположили, что объединение NK-клеток с агентами, выводящими латентные резервуары «на чистую воду», помогут быстро устранять клетки с псевдовирусами. Как только антиретровирусная терапия подавила виремию, грызунам ввели SUW1337 — синтетический аналог LRA-агента, бриостатина, для устранения латентного периода, а через восемь часов после этого животные получили NK-клетки.
У четырех из десяти мышей, получивших сочетание препаратов, не наблюдалось рецидива виремии, несмотря на длительный период наблюдения после отмены антиретровирусной терапии. Ученые пришли к выводу, что при устранении латентных ВИЧ-резервуаров очень важно время введения NK-клеток. Для этого нужно, чтобы резервуары были активированы — после отмены антиретровирусной терапии или при применении LRA. Как заключают исследователи, их результаты указывают на эффективность стратегии «кик-энд-килл», что открывает новую парадигму в области лечения ВИЧ.