Первоначально эта статья была опубликована в информационном бюллетене NAM “Обновление о лечении ВИЧ”, который издавался с 1992 по 2013 год. Этой статье более 15 лет. Нажмите здесь, чтобы ознакомиться с более свежими статьями на эту тему
Можем ли мы полностью вывести ВИЧ из организма? Кейт Олкорн рассказывает о последних достижениях на долгом пути открытий.
Еще в 1996 году, когда высокоактивная антиретровирусная терапия (ВААРТ) начала трансформировать лечение ВИЧ-инфицированных, было много разговоров о ее потенциале полного уничтожения ВИЧ в организме, что было бы равносильно излечению.
Я помню, как на Международной конференции по СПИДу в Ванкувере пионер комбинированной терапии доктор Дэвид Хо (David Ho), выступая только в зале заседаний, объяснил, как с помощью нового теста на вирусную нагрузку можно измерить снижение уровня вируса у недавно инфицированных пациентов, получающих ВААРТ. Двухэтапный спад, вероятно, продолжался бы от одного до четырех месяцев, пока не погибли бы все клетки, предположительно содержащие ВИЧ. С оптимистической точки зрения 1996 года ликвидация вируса казалась вполне осуществимой.
Немногим более года спустя начали накапливаться сомнения. Было обнаружено, что ВИЧ поражает группу долгоживущих клеток иммунной системы, называемых лимфоцитами памяти CD4. К концу 1999 года ученые пришли к выводу, что для вымирания этой группы клеток потребуется по меньшей мере 60 лет. Идея излечения исчезла из обсуждения на конференциях.
Тем не менее знания о механизмах, которые позволяют ВИЧ сохраняться в организме человека, продолжали накапливаться. Ряд настойчивых ученых все еще исследуют резервуар ВИЧ-инфицированных клеток и узнают больше о том, как вирус может незаметно скрываться в генетическом коде нескольких тысяч человеческих клеток, готовый спровоцировать взрыв вирусной репликации, если ВААРТ прекратится.
Внезапно, в 2008 году, ученые начали обсуждать эту тему с еще большим энтузиазмом. Эта область исследований была частично стимулирована к действию возбуждением по поводу очевидной эффективности нового ингибитора интегразы ралтегравира (Isentress), а также верой в то, что его способность уничтожать вирус быстрее, чем другие препараты, может свидетельствовать о большей способности проникать в места, недоступные для других лекарств. Проект также финансировался Американским фондом исследований СПИДа (amfAR), который никогда не терял веры в возможность излечения от ВИЧ.
В ноябре прошлого года я присутствовал на встрече в Вашингтоне, на которой присутствовали 40 ученых, созванной amfAR и Группой действий по лечению, сел за обсуждение ключевых научных вопросов о том, как вылечить ВИЧ-инфекцию. Признаком изменения научной конъюнктуры стало десятиминутное выступление доктора Энтони Фаучи, директора Национального института аллергии и инфекционных заболеваний США, организации, бюджет которой в 2009 году составит 4,7 миллиарда долларов. Появление Фаучи стало сигналом о том, что к исследованиям в области лечения теперь относятся более серьезно.
Только в этом году было опубликовано больше исследований о возможных способах лечения ВИЧ-инфекции, чем за все предыдущее десятилетие. В марте группа американских исследователей опубликовала призыв к созданию глобального государственно-частного партнерства для ускорения исследований в области лечения и призвала Национальные институты здравоохранения США – основной орган, финансирующий медицинские исследования в США, – выделить долгосрочное финансирование на достижение этой цели.
Почему ученые вдруг так заинтересовались этим и каковы реальные перспективы излечения?
Берлинский пациент
Ключевым событием, которое снова заставило людей заговорить об излечении, стало сообщение о явном излечении жителя Берлина, который перенес трансплантацию костного мозга для лечения лейкемии, одновременно получая антиретровирусные препараты (АРВ).1 Мужчина получил костный мозг от донора, обладавшего естественной устойчивостью к ВИЧ-инфекции; это было связано с генетическим профилем, который привел к отсутствию в его клетках корецептора CCR5. Наиболее распространенная разновидность ВИЧ использует CCR5 в качестве “стыковочной станции”, присоединяясь к нему для проникновения в клетки CD4 и заражения их, и люди с этой мутацией почти полностью защищены от инфекции.
Более чем через два года после двух трансплантаций костного мозга (первая из которых оказалась неудачной) у мужчины не было ВИЧ, насколько могли определить самые чувствительные тесты. Хотя исследователи, сообщившие о данном случае, отказываются называть это ликвидацией ВИЧ, результаты интригуют.
Только в 2009 году было опубликовано больше исследований о возможных способах лечения ВИЧ-инфекции, чем за все предыдущее десятилетие.
Однако механизм, который привел к такой длительной остановке репликации вируса (к определению лекарства мы вернемся позже), до сих пор неясен.
При пересадке костного мозга популяция раковых иммунных клеток пациента уничтожается, а затем иммунная система восстанавливается стволовыми клетками из костного мозга донора. Удалось ли при этом устранить ВИЧ? Маловероятно, поскольку ранее были случаи рецидива вируса у людей, которым были сделаны трансплантации.
Было ли это из-за того, что в стволовых клетках отсутствовал рецептор CCR5, что лишало ВИЧ возможности проникать в новые клетки и размножаться? Возможно, но у большинства людей есть вирусы, которые способны использовать другие рецепторы, а у этого пациента их было совсем немного до трансплантации. Кроме того, некоторые иммунные клетки с рецепторами CCR5 все еще присутствовали в кишечнике пациента через шесть месяцев после трансплантации.
Было ли это связано с применением иммуносупрессивных препаратов после трансплантации, которые остановили бы “пробуждение” ВИЧ-инфицированных клеток? Точно сказать невозможно, хотя основной используемый препарат (циклоспорин) был протестирован в качестве дополнения к ВААРТ для ограничения количества клеток-мишеней, которые могут поражаться вирусом.
Несмотря на эти оставшиеся без ответа вопросы, исследователи полагают, что полученные данные указывают на роль подавления выработки клеток, несущих CCR5, либо с помощью таких трансплантаций, либо с помощью генной терапии.
Ученые были настолько заинтригованы, что в начале этого года встретились в Берлине, чтобы обсудить, как они могли бы скоординировать усилия по выявлению доноров, у которых отсутствует CCR5, и расширить поставки стволовых клеток от них, например, путем взятия образцов клеток крови из пуповины детей, рожденных от матерей с мутацией, для того, чтобы в конечном итоге это облегчит терапию стволовыми клетками.2
Методы генной терапии, которые могут трансформировать стволовые клетки – и всех их потомков – в клетки, устойчивые к проникновению ВИЧ, могут оказаться более практичным вариантом, чем поиск подходящих доноров. В конце октября несколько исследовательских групп в США объявили, что они получили финансирование для изучения методов разработки и внедрения стволовых клеток с дефицитом CCR5. Если эти подходы окажутся успешными, они будут дорогостоящими, поэтому на ранних стадиях, скорее всего, их будут применять только для людей, у которых не осталось вариантов лечения, или для людей с раком, требующим пересадки костного мозга или стволовых клеток. Но, учитывая, что пожизненная стоимость лечения ВИЧ-инфицированных АРВ-препаратами составляет около 200 000 фунтов стерлингов, если они проживут не менее 35 лет после постановки диагноза3, со временем эти методы могут стать более рентабельными.
Другие исследователи начинают размышлять о комбинациях медикаментозной и иммунологической терапии, которые могут избавить организм от ВИЧ-инфицированных клеток.
Задача номер один – вывести ВИЧ из подполья
В настоящее время ВИЧ-инфекцию невозможно вылечить, потому что, когда вирус поражает клетку иммунной системы, его генетический материал интегрируется в ДНК человека в клетке. Если клетка активируется в ответ на инфекцию, она начинает выделять новые вирусы. Они заражают другие активированные клетки, находящиеся поблизости, и тот же цикл начинается сначала.
Как мы уже говорили, в организме сохраняется популяция ВИЧ-инфицированных клеток, готовых начать продуцировать ВИЧ, когда вирусная последовательность внутри них активируется. В этих латентно инфицированных клетках ВИЧ спрятан в участке генома, который не активируется нормальными клеточными процессами, подобно куколке мотылька, спрятанной в углу шкафа и невидимой невооруженным глазом. Он появляется только тогда, когда получает определенный химический сигнал.
Такой латентный вирус невидим для иммунной системы и, следовательно, его невозможно уничтожить. Но латентность можно преодолеть, если подвергнуть клетки иммунной системы сильному шоку, заставив их избавиться от вируса, который затем может быть выведен с помощью антиретровирусных препаратов, и таким образом навсегда сократить количество инфицированных клеток.
Это потенциально рискованная стратегия. Последствия активации всех клеток иммунной системы, потенциально инфицированных ВИЧ, могут быть катастрофическими, как выяснили исследователи в ходе недавнего испытания препарата, разрабатываемого для лечения ревматоидного артрита. Предполагалось, что препарат будет умеренно стимулировать клетки памяти CD4, но он оказал такое сильное стимулирующее действие, что у шести мужчин были серьезные повреждения органов.
В ходе исследований было рассмотрено несколько подходов к активации иммунитета в сочетании с ВААРТ, но пока ни одно исследование не продемонстрировало долгосрочного снижения количества клеток, содержащих ДНК ВИЧ.
Скрытые последовательности хранятся в аккуратно завернутых пучках ДНК, как вата на катушке. “Катушки” – это белки, называемые гистонами, а ДНК, содержащая секретную информацию о вирусных генах, может препятствовать образованию новых белков благодаря наличию ферментов, называемых гистондеацетилазами (HDAC).
Мы достигли теоретического предела антиретровирусной терапии. Роберт Силициано, Университет Джона Хопкинса
Ряд исследовательских групп изучают ингибиторы HDAC, которые позволили бы раскручивать катушки, как средство активации ВИЧ и превращения его в мишень для уничтожения, и несколько фармацевтических компаний начинают проявлять интерес к этой области.
Итальянская исследовательская группа использовала ингибиторы HDAC в сочетании с веществом, которое снижает уровень защитного антиоксиданта глутатиона в латентно инфицированных клетках. Это приводит к усилению транскрипции ВИЧ в клетке, когда происходит ингибирование HDAC. В конечном итоге стрессовая клетка самоуничтожается. Исследователи назвали этот процесс, который до сих пор был протестирован только в лаборатории, ‘шокирующим и убивающим’4.
HDAC регулируют многие жизненно важные клеточные процессы, и вмешательство в них может привести к долгосрочным побочным эффектам, если выбранные соединения не будут высокоспецифичными для HDAC, участвующих в контроле латентности ВИЧ. По этой причине препараты, которые уже используются для лечения других заболеваний, таких как рак, скорее всего, будут протестированы на людях с ВИЧ, прежде чем использовать новые препараты. Группа ученых из Каролинского университета недавно сообщила, что не все ингибиторы HDAC стимулируют репликацию вируса в одинаковой степени, и нам понадобятся такие, которые максимизируют вирусную транскрипцию при минимизации токсичности.
Роберт Силициано (Robert Siliciano) из Университета Джона Хопкинса и его коллеги недавно объявили, что они разработали быстродействующий метод скрининга соединений для выявления агентов, которые могут активировать латентный ВИЧ, не активируя клетки CD4.
Задача номер два – найти тайники
Еще одна ключевая проблема заключается в том, чтобы выяснить, где скрываются все эти латентно инфицированные клетки.
Усиление лечения новыми классами препаратов, такими как ингибиторы интегразы, не привело к дальнейшему снижению очень низких уровней вируса, наблюдаемых у людей, получающих ВААРТ, что позволяет предположить, что вирус высвобождается из мест, не затронутых ВААРТ, – так называемых “резервуаров”5,6.
Роберт Силициано протестировал пациентов с помощью сверхчувствительных анализов и обнаружил, что у большинства людей с вирусной нагрузкой ниже 50 копий/мл все еще обнаруживается некоторая репликация вируса.
“Мы достигли теоретического предела антиретровирусной терапии”, – сказал он на 16-й конференции по ретровирусам и оппортунистическим инфекциям в этом году.
Любой остаточный вирус, обнаруженный у человека, полностью приверженного ВААРТ, включая вирусные вспышки, когда уровень вируса может превышать 50 копий/мл, по–видимому, поступает из латентно инфицированных клеток в резервуаре, неуязвимом для ВААРТ. Одной из них могут быть ВИЧ-инфицированные клетки в кишечнике, с которыми CD4-клетки вступают в контакт во время своего обычного перемещения по организму.
ВИЧ инфицирует клетки лимфоидной ткани, которые являются сортировочными станциями, где чужеродные вещества передаются иммунной системе для проверки. Лимфатические узлы, которые полны CD4-клеток, распределены по всему телу и быстро наполняются ВИЧ после заражения. Однако наибольшая концентрация клеток, инфицированных ВИЧ, находится в обильной лимфоидной ткани стенок кишечника, которая является основным путем попадания инородных тел в организм.
Существует также предположение, что вирус поражает клетки костного мозга, которые в конечном итоге дифференцируются в различные клетки иммунной системы. Каждый раз, когда клетка делится, она забирает с собой копию инструкции по созданию ВИЧ.7 Это, безусловно, то, что происходит после заражения ВИЧ клетками памяти CD4, которые сохраняют информацию о ранее встречавшихся инфекциях, чтобы быстро отреагировать, если они возникнут снова. Эти клетки размножаются чаще по мере снижения количества CD4, что, возможно, объясняет, почему у людей с хронической ВИЧ-инфекцией резервуар ВИЧ-инфицированных клеток намного больше.8
Резервуары формируются в первые недели заражения, прежде чем репликация будет остановлена частично успешной реакцией иммунной системы. Однако на размер резервуара сильно влияют продолжительность неконтролируемой репликации вируса и степень снижения уровня CD49.
Эксперименты исследовательской группы Энтони Фаучи (Anthony Fauci) показывают, что у человека, который в течение нескольких лет получал полностью подавляющую ВААРТ, резервуар варьируется от одной инфицированной клетки CD4 на миллиард у людей, получавших лечение вскоре после заражения, до одной инфицированной клетки на каждые 10 000 клеток CD4 у людей, которые начали лечение при хронической инфекции.
Почти у всех людей, которые начали ВААРТ менее чем через шесть месяцев после заражения, инфекционный вирус больше не мог выделяться из их клеток после одного года лечения, в то время как он все еще обнаруживался у всех, кто начал лечение позже, несмотря на три-шесть лет ВААРТ.10
“Антиретровирусная терапия, вероятно, полностью останавливает попадание новых инфицированных клеток в этот резервуар. Наша задача – ускорить вывод клеток из этого резервуара таким образом, чтобы это было клинически практичным и безопасным”, – говорит профессор Дэвид Марголис из Университета Северной Каролины.
У людей с хорошим восстановлением иммунитета большинство встроенных генов ВИЧ находятся в клетках центральной памяти. Для очистки резервуаров потребуется целенаправленное уничтожение этих клеток, вместо того чтобы подрывать иммунную систему грубой химиотерапией.
Задача третья – понять, как происходит уничтожение.
Будет непросто провести тестирование на остаточный вирус, особенно латентный, способный к репликации, и уметь оценить, что происходит, когда против него используются лекарства.
Описывая эксперименты по удалению латентно инфицированных клеток, Дэвид Марголис говорит, что в настоящее время “мы делаем что-то на одном конце [вводим лекарства] и измеряем что-то на другом конце [наблюдаем изменения вирусной нагрузки и количества инфицированных клеток], а то, что находится между ними, – это черный ящик”.
Неясно, одинаковы ли все латентно инфицированные клетки. Некоторые исследователи предполагают, что латентно инфицированные клетки ведут себя по-разному, что требует применения различных методов воздействия на них, и что некоторые из них могут постоянно находиться в состоянии покоя и вряд ли будут активированы. Кроме того, часть генетического материала ВИЧ-инфицированных – это просто мусор, “неспособный к репликации”. Но для определения того, что есть что, потребуются годы работы по изучению латентно инфицированных клеток.
Дальнейший путь
Большинство экспертов сходятся во мнении, что наилучшие шансы на ликвидацию, скорее всего, будут у людей, которых можно будет вылечить в течение нескольких недель после заражения, прежде чем у резервуаров появится шанс закрепиться.
Профессор Раути предполагает, что в этой группе пациентов мы могли бы использовать ингибиторы CCR5, чтобы ограничить количество клеток, в которые проникает вирус, ингибиторы интегразы, чтобы предотвратить внедрение его генов в ДНК клеток, в которые он проникает, и цитокин интерлейкин-7 для активации инфицированных клеток, чтобы мобилизовать лимфоциты для уничтожения. клетки, которые продуцируют ВИЧ.
У людей с хронической инфекцией самой большой проблемой является размер резервуара инфицированных клеток. Если бы его можно было хотя бы уменьшить, иммунные реакции могли бы сдерживать репликацию вируса.
Иммунные реакции могут быть усилены с помощью терапевтической вакцинации. Идея терапевтической вакцинации заключается в усилении собственного иммунного ответа организма на ВИЧ путем поиска способов повышения чувствительности отдельных звеньев иммунной системы к вирусным компонентам с целью создания иммунного состояния, которое может поддерживать низкую вирусную нагрузку без лекарств, тем самым продлевая время, в течение которого можно отказаться от ВААРТ.
Однако до сих пор этот подход мало что дал в плане иммунного контроля над ВИЧ, за исключением предварительных результатов недавнего канадского исследования, которое показало, что вакцина, разработанная специально для каждого человека, участвовавшего в исследовании, по-видимому, удерживает уровень ВИЧ ниже, чем до начала лечения, в течение 12-недельного перерыва в лечении.11 Конечная цель терапевтической вакцины – обеспечить, чтобы вирусная нагрузка оставалась неопределяемой и чтобы цитотоксические Т-клетки, или CD8-клетки, распознавали и убивали любую инфицированную клетку, которая находится на грани выброса вируса. Очевидно, что предстоит пройти долгий путь.
Альтернативой является поиск стратегий, которые могут поддерживать латентность, дополнительно защищая ВИЧ от активации и целенаправленно воздействуя на латентно инфицированные клетки. Однако в настоящее время это не более чем концепция, и нет убедительных доказательств того, что уже существуют соединения, которые могут усиливать латентное состояние или вызывать постоянное “застревание” в клетках, инфицированных ВИЧ, что делает их неспособными активироваться и, следовательно, продуцировать ВИЧ, способный инфицировать новые клетки-мишени.
Какой вид лечения может быть возможен?
Предпочтительным результатом должна быть полная эрадикация – программа лечения, которая приводит к удалению всех следов ВИЧ из организма. Это может оказаться очень сложным.
Более вероятным результатом является ремиссия, то есть отсутствие обнаруживаемого вируса при отсутствии лечения. Учитывая сложность обнаружения и измерения содержания ВИЧ в латентно инфицированных клетках, это может быть лучшим, что может быть достигнуто.
При гепатите С излечение определяется как устойчивый вирусологический ответ на лечение – отсутствие обнаруживаемой РНК вируса гепатита С в крови через шесть месяцев после окончания лечения. Однако есть свидетельства того, что вирусы гепатита С с очень низким уровнем способности к репликации могут сохраняться в крови в течение пяти лет после успешного лечения. Поскольку гепатит С не становится частью генов наших собственных клеток, легче представить, что в конечном итоге все вирусные частицы в организме будут удалены.
Такие данные показывают, насколько сложна идея искоренения ВИЧ, но в то же время предполагают, что лечение, которое мобилизует естественный иммунный ответ на вирусную инфекцию – альфа-интерферон в случае гепатита С – может иметь решающее значение для излечения инфекции.
Даже создания иммунного статуса, который полностью подавляет репликацию вируса, может быть недостаточно. Что, если постоянная репликация вируса продолжается в головном мозге, “месте-убежище”, до которого лекарства и иммунная система, возможно, не смогут полностью добраться? И что, если возрастная потеря иммунитета в конечном итоге подорвет ремиссию?
По всем этим причинам нашей конечной целью, возможно, по-прежнему остается выведение из организма каждой клетки, содержащей потенциально воспроизводимый ВИЧ. Проведенные на данный момент исследования показали, какими путями можно достичь этой цели, но путешествие по ним будет долгим.
Рекомендации
1. Хаттер Г. и др. Долгосрочный контроль над ВИЧ с помощью трансплантации стволовых клеток CCR5 delta32/дельта-32. N English J Med. 360: 692-8, 2009.
2. Хаттер Г. и др. Трансплантация отборных или трансгенных стволовых клеток крови – будущее лечение ВИЧ/СПИДа. J Int AIDS Soc 12: 10, 2009.
3. Дивайн А. и др. Оценка затрат на лечение ВИЧ-инфекции в Великобритании. Материалы конференции “Охрана здоровья 2009”, 14-16 сентября 2009 г., Университет Уорика, Великобритания
4. Саварино А. и др. “Шокирующий” эффект селективных ингибиторов гистондеацетилазы 1-го класса в сочетании с ингибитором синтеза глутатиона бутионинсульфоксамином в моделях клеточных линий для подавления ВИЧ-1. Ретровирусология, 6: 52, 2009.
5. Джонс Дж. и др. Не выявлено снижения остаточной виремии при усилении приема ралтегравира у пациентов, получающих стандартную АРТ. Шестнадцатая конференция по ретровирусам и оппортунистическим инфекциям, Монреаль, реферат 423b, 2009.
6. Хатано Х. и др. Имеются данные о стойкой виремии низкого уровня у лиц, длительное время не получавших ВААРТ. Шестнадцатая конференция по ретровирусам и оппортунистическим инфекциям, Монреаль, номер 425, 2009.
7. Стеббинг Дж. и др. Где обитает ВИЧ? N English J Med 350: 1872-1880, 2009.
8. Размер резервуара ВИЧ и его персистентность зависят от выживаемости Т-клеток и гомеостатической пролиферации. Nature Medicine, июнь 2009 г.
9. там же.
10. Штамм MC и др. Влияние лечения во время первичной инфекции на формирование и уничтожение клеточных резервуаров ВИЧ-1. J Infect Dis 191: 1410-8, 2005.
11. Раути Дж. П. и др. Безопасность и изменения вирусной нагрузки у ВИЧ-1-инфицированных пациентов, получавших аутологичную дендритную иммунную терапию после АРТ. Вакцина против СПИДа, 2009, аннотация OA04-05, 2009.
