Екатерина Кон/Shutterstock.com
У некоторых ВИЧ-инфицированных дефектные вирусы, вырабатываемые группой инфицированных иммунных клеток, могут значительно повысить вирусную нагрузку, несмотря на отличную приверженность к лечению и отсутствие резистентности. Хотя дефектные вирусные частицы не могут инфицировать новые клетки, само их присутствие может быть частично причиной усиления воспаления. Хотя клинические последствия неизвестны, в случаях стойко определяемой вирусной нагрузки при отсутствии резистентности и других причин изменение лечения не всегда может быть необходимым или эффективным, говорится в статье, опубликованной в журнале клинических исследований.
Хотя у каждого, кто проходит курс лечения от ВИЧ, наблюдается спорадическая активация вируса, при которой образуется очень небольшое количество (от 1 до 3) копий, которые можно обнаружить только с помощью сверхчувствительных анализов, примерно у одного из 250 человек, по оценкам, наблюдается персистирующая виремия (некоторый уровень обнаруживаемого вируса постоянно или часто присутствует в крови, обычно менее 1000 копий).. Эти случаи могут вызывать разочарование как у лечащего врача, так и у человека, проходящего лечение, и могут привести к изменению режима лечения и использованию более сложных схем. Однако даже после этого вирус может оставаться выявляемым, несмотря на оптимальную приверженность лечению.
Дефектные вирусы содержат генетические ошибки, которые делают их неспособными к эффективному саморазмножению. Несколько предыдущих исследований уже указывали на возможность того, что дефектные вирусы могут быть причиной стойкой виремии при отсутствии других факторов риска. В настоящем исследовании более подробно рассматриваются конкретные причины стойкого выявления вируса. В ходе исследования были обнаружены сходные дефекты в одном и том же месте у всех вирусов, полученных от четырех участников, получавших длительную антиретровирусную терапию (АРТ).
В случаях обнаружения вируса важно сначала оценить и исключить другие возможные причины, такие как недостаточная приверженность, существующая лекарственная устойчивость, взаимодействие между лекарственными препаратами и взаимодействие между лекарственными препаратами и генами. Некоторые исследования связывают устойчиво выявляемый вирус с более высоким риском неудачи лечения и развития резистентности; однако эта связь может быть не столь очевидной. По словам старшего автора исследования доктора Франческо Симонетти (Francesco Simonetti), когда дефектный вирус высвобождается из резервуара (участков тела и клеток, где вирус скрывается) и не может инфицировать новые клетки, он не должен вырабатывать устойчивость независимо от вирусной нагрузки.
Участники
Четверо участников, у которых постоянно выявлялась вирусная нагрузка, согласились предоставить прошлые данные и образцы для анализа. Их возраст варьировался от 58 до 63 лет, двое были афроамериканцами, а двое других – белыми. Время, прошедшее с момента постановки диагноза, составило от 15 до 32 лет, в то время как время, прошедшее с начала лечения, составило от 8 до 27 лет. У всех пациентов было стабильное количество CD4 выше 600 клеток, а их вирусная нагрузка при последнем измерении составляла от 20 до 3400 копий. Четвертый участник представлял собой крайний случай не поддающейся подавлению вирусной нагрузки с наибольшим количеством копий, в то время как вирусная нагрузка трех других участников колебалась в пределах 100 копий. Всем участникам в прошлом проводилась оптимизация лечения (замена или добавление дополнительных препаратов к их схемам лечения), которая никак не повлияла на подавление вируса. Однако тот факт, что уровень CD4 у них оставался стабильным на протяжении многих лет, говорит о том, что вирус в их крови не заражал и не убивал их клетки.
Учеба
Исследователям из Университета Джона Хопкинса пришлось выполнить несколько шагов, чтобы определить, произошел ли дефектный вирус из недавно инфицированных клеток или из клеток-резервуаров. Они охарактеризовали размер резервуара и его разнообразие у четырех участников. Затем они исследовали соответствие между вирусом, который способствовал обнаружению вирусной нагрузки в крови, и “родительским” провирусом (ДНК-копией вируса, которая сливается с нашей собственной ДНК и остается интегрированной до тех пор, пока клетка не погибнет), который присутствует в клетках-резервуарах. Как только это стало ясно, они продолжили описание вируса и дефектов в различных последовательностях, обнаруженных у одного и того же участника и у других участников. Используя эту информацию, они попытались понять механизмы, с помощью которых были получены дефектные вирусы, и могут ли они инфицировать новые клетки. Наконец, они попытались понять, как отбирались дефектные вирусы и в чем заключались их преимущества.
Определение источника обнаруживаемого вируса
Иммунные клетки существуют в виде десятков различных подгрупп, обладающих специфическими свойствами, такими как долгоживущие клетки памяти, которые являются предпочтительной мишенью для ВИЧ при создании его резервуара. Однако, когда они активируются чужеродным агентом, таким как вирус, они могут клонировать себя – это называетсяклональная экспансия. Таким образом, небольшое количество клеток может вырасти в миллионы идентичных клеток. Если в них содержится провирус ВИЧ, то при клонировании количество провирусов будет одновременно увеличиваться. Поскольку клеточный механизм гораздо точнее копирует генетический материал, чем вирусный, все провирусы будут идентичны, как и вирусы, которые от них происходят. Саморазмножающийся вирус будет допускать ошибки, которые приведут к появлению очень разнообразной популяции вирусных частиц. Именно так ученые могут определить, что вирус распространяется путем клональной экспансии, а не путем инфицирования новых клеток, а также сопоставить вирус, присутствующий в крови, и провирус, присутствующий в клетках-резервуарах.
Характеристика дефектов вирусов
Исследователи проанализировали вирусное разнообразие в резервуарах участников, чтобы определить, был ли обнаруженный вирус результатом инфицирования новых клеток. В то время как резервуары участников содержали разные квазивиды (разные варианты одного и того же вируса, возникающие в результате мутаций, которые происходят после заражения), вирусные частицы, ответственные за обнаруживаемую вирусную нагрузку у четырех участников, были в основном идентичны и содержали очень похожие дефекты. Это подтвердило идею о том, что они произошли только от подмножества клеток-резервуаров, инфицированных этим дефектным провирусом.
Чтобы понять суть дефекта, если мы представим вирус в виде длинной полоски, один конец которой называется трехпространственным, а другой – пятипространственным; это показывает направление считывания генетического кода вируса. На обоих концах этой полоски расположены регуляторные участки, которые отвечают за активацию генов в середине, защиту вируса и его слияние с ДНК наших клеток. Лидерная последовательность из пяти элементов (называемая 5’-L) отвечает за активацию спящего вируса, его правильную упаковку в оболочку, чтобы он мог инфицировать новые клетки, и многие другие важные этапы жизненного цикла вируса. Ожидается, что вирус с дефектной 5’-L последовательностью будет неспособен создавать собственные копии, поскольку он не должен быть способен активировать или упорядочивать этапы своего жизненного цикла. Однако, как ни странно, это исследование показало, что именно 5’-L-дефектный вирус вызвал высокий уровень обнаруживаемого вируса у четырех участников.
У дефектных вирусов отсутствуют критические компоненты
Вирусы относятся к числу простейших биологических агентов, а это означает, что в небольшом объеме генетического кода они должны кодировать множество многофункциональных элементов, чтобы справиться с нашей чрезвычайно сложной иммунной системой. Если мы представим, что генетический код вируса – это крошечная книга рецептов, но нам нужно приготовить очень разнообразное меню для королевской свадьбы, нам придется проявить творческий подход. Способ, которым вирус это делает, называется альтернативным сплайсингом Это способность вируса использовать один и тот же рецепт (код), но изменять его таким образом, чтобы получить совершенно другое “блюдо’.
Дефектные вирусы 5’-L, по-видимому, частично утратили способность к правильному альтернативному сплайсингу, который приводит к образованию белка Env (оболочки), который покрывает вирус и необходим для проникновения в новые клетки. Хотя они все еще могли вырабатывать Env, его было очень мало, и его было недостаточно для заражения новых клеток.
Из-за аналогичной потери альтернативного сплайсинга дефектные вирусные частицы, по-видимому, также не способны продуцировать белок Rev, который помогает переносить “рецепты” вируса за пределы ядра наших клеток, чтобы он мог “приготовиться” и инфицировать новые клетки.
Ускользая от иммунного надзора.
Лекарства от ВИЧ превосходно блокируют активно размножающийся вирус, однако они не могут воздействовать на не размножающийся вирус, который высвобождается из провируса, находящегося в резервуаре. Предполагается, что иммунная система будет противодействовать дополнительному вирусу, который высвобождается из резервуара, но, похоже, у этих четырех индивидуумов это не работает. Таким образом, исследователи попытались понять, дают ли эти дефекты вирусу избирательное преимущество, которое помогает ему оставаться незамеченным иммунной системой.
Учитывая тот факт, что одним из основных триггеров иммунной системы является белок Env, низкие уровни Env, присутствующие в этих дефектных вирусах, по-видимому, давали частицам преимущество, поскольку они не очень хорошо запускали иммунные реакции.
Следующий вопрос заключался в том, почему это происходит только у некоторых, но не у всех людей, проходящих лечение от ВИЧ. Дефекты 5’-L обнаруживаются у 5-10% всех людей, получающих АРТ, но выявляемый вирус встречается гораздо реже. Авторы статьи предполагают, что у этих людей по какой–то случайности – возможно, из-за другой инфекции или иммунного триггера – активировалась именно та подгруппа иммунных клеток, которая содержит дефектный провирус, и начала вырабатывать большое количество этих дефектных вирусов.
Вывод
Исследование проливает свет на ранее неясную область в нашем понимании причин и механизмов стойко определяемой вирусной нагрузки. В нем предлагается более детальный анализ особенностей вируса при оказании обычной медицинской помощи людям, сталкивающимся с этой проблемой. Также предполагается, что интенсификация лечения может быть неэффективной и ненужной для этих людей.
Однако в большинстве лабораторий и медицинских учреждений в настоящее время отсутствуют знания и оборудование, необходимые для такой характеристики. Кроме того, отсутствие понимания и консенсуса в отношении того, какие дефектные вирусы можно игнорировать как безвредные, а какие, несмотря на дефекты, могут вызывать продуктивные инфекции, усложняет возможности их применения.
Кроме того, существуют и другие возможные причины обнаружения вируса, такие как недостаточная приверженность к лечению, лекарственные взаимодействия и резистентность. Их всегда следует оценивать в первую очередь.
Несмотря на свою дефектность, эти вирусные частицы могут вызывать воспалительные реакции. Возможно, потребуется разработать новые подходы, чтобы остановить или подавить выработку этих частиц. В настоящее время не существует терапии, которая могла бы справиться с этими довольно редкими случаями стойко определяемой вирусной нагрузки. К счастью, дефектные вирусы, по-видимому, не способны эволюционировать, поскольку они не заражают новые клетки, и их влияние на здоровье и прогрессирование заболеваний должно быть ограничено, если таковое вообще имеется.
Вопрос о том, влияет ли этот тип обнаруживаемой вирусной нагрузки на “Неопределяемость приравнивается к непередаваемости” (U=U), все еще открыт для изучения. Однако у большинства людей, сталкивающихся с этой проблемой, обычно менее 200 копий, что означает, что они непередаваемы. Для людей с более высокой вирусной нагрузкой, таких как четвертый участник, хотя вирус, по-видимому, не является инфекционным, еще слишком рано говорить наверняка.
Рекомендации
Уайт Дж. А. и др. Клонально размноженные провирусы ВИЧ-1 с дефектами в 5‘-лидере могут вызывать остаточную виремию, которую невозможно подавить. Журнал клинических исследований 133(6): e165245, 2023 (открытый доступ).
