Эссе по проблеме ВИЧ инфекции. Перспективы использования генной терапии в лечении вичинфекции
 Скачать 22.35 Kb.
|
|
Карагандинский Государственный Медицинский Университет Кафедра инфекционных болезней и дерматовенерологии ЭССЕ по проблеме ВИЧ инфекции Выполнил: интерн ВОП Калиев А.Ш. 7080 гр. Проверила: преподаватель Колмогорова Е.Л. Караганда 2017 Перспективы использования генной терапии в лечении ВИЧ-инфекции На сегодняшний день проблема ВИЧ/СПИДа представляет собой сложный социально-экономический, общественно-культурный, медицинский феномен, требующий многомерной ответной стратегии. Одной из такой стратегии, методов лечения является генная терапия, проблемы и перспективы которой я бы хотел осветить в моём эссе. Известно, что ВИЧ способен интегрировать свой геном в геном клеток хозяина во время инфекции. В первую очередь, ВИЧ заражает CD4+ Т-клетки, и приводит к СПИД, если его не лечить. Вирусные частицы ВИЧ хранят свою генетическую информацию в виде двухцепочной РНК и используют обратную транскриптазу для преобразования своего генома в двухцепочечную ДНК. Этот процесс также имеет много случайных ошибок в геноме ВИЧ-инфекции, что позволяет вирусу быстро мутировать. Вирусная ДНК вставляется, интегрируется в геном клетки хозяина. В результате этот резервуар вирусной ДНК в инфицированных клетках (также называется провирус) может непрерывно производить новые вирусы, которые могут заразить другие иммунные клетки. В настоящее время болезнь может контролироваться строгой антиретровирусной терапией (терапией, нацеленной на этапы транскрипции в процессе репликации ВИЧ). Однако эта терапия на латентный «потайной» резервуар ВИЧ не влияет, и поэтому заболевание не может быть полностью вылечено с помощью такой терапии. Угроза повторного появления вируса всегда есть. Вирус остается НЕУЛОВИМЫМ. Система CRISPR/Cas9 — новая технология, с помощью этого метода можно направленно редактировать ДНК разных организмов, в том числе с целью лечения наследственных заболеваний. Больше 30 миллионов людей являются носителями ВИЧ-инфекции. Сейчас для контроля состояния человека применяется высокоактивная антиретровирусная терапия (ВААРТ), которая требует беспрерывного лечения. Токсичность применяемых препаратов также усугубляет состояние больного. Технология редактирования геномов CRISPR/Cas-9 была разработана всего несколько лет назад, но учёные постоянно ищут для неё новые применения. Например, в ряде работ биологи пытались направить молекулярные ножницы против вируса иммунодефицита человека (ВИЧ). Эту технологию можно использовать, воздействуя как прямо на геном вируса, так и сделать в Т-хелперах нужную мутацию в гене CCR5, чтобы потом помочь человеку, стать невосприимчивым к ВИЧ. На сегодняшний день около 1% европеоидов обладают "иммунитетом" к этому заболеванию, поскольку несут две копии мутаций в гене, экспрессирующем белок CCR5.. Делеция части гена CCR5 приводит к невозможности присоединения вируса иммунодефицита человека (ВИЧ) к Т-клетке. В гетерозиготном состоянии эта мутация сильно уменьшает шанс инфицирования клетки ВИЧ, в гомозиготном, по-видимому, приводит к полной невозможности такого инфицирования. Известен случай, когда в клинике одного пациента удалось вылечить от ВИЧ при помощи трансплантации клеток костного мозга от донора с мутацией в рецепторе CCR5 (не пришлось даже редактировать ДНК), но это был исключительный случай, так как у пациента был одновременно ВИЧ и рак. Такое подобное лечение не представляется возможным для большинства людей, живущих с ВИЧ: оно является инвазивным и организм, скорее всего, атакует донорские клетки. Но теоретически можно и отредактировать взятые у пациента клетки (Т-лимфоциты), чтобы инактивировать в них рецептор CCR5, сделать невосприимчивыми к вирусу и ввести пациенту. Почти то же самое сделали команда учёных во главе с Карлом Джуном(Carl June) и Пабло Тебасом (Pablo Tebas), иммунологами из университета Пенсильвании в Филадельфии, попыталась создать благоприятную мутацию CCR5 в собственных клетках человека (с помощью целевого редактирования генов). Исследователи взяли кровь у 12 ВИЧ-инфицированных пациентов, принимавших антиретровирусные препараты для контроля над вирусом. После культивирования клеток крови каждого участника, команда использовала фермент ZFN для целевого редактирования гена CCR5 в этих клетках. В процессе генетического лечения удалось разрушить ген в примерно 25% культивированных клеток каждого участника. Затем культивированные клетки крови возвращались в организм пациентов. После такой "трансплантации" у всех пациентов было обнаружено повышения уровня Т-клеток в крови, что свидетельствует об уменьшении способности вируса их уничтожать. Половина добровольцев прекратила антиретровирусную терапию, а команда продолжила следить за содержанием Т-клеток и вирусных клеток в их организмах. Уровни Т-клеток оставались высокими в течение многих недель, а вот ВИЧ-клетки росли гораздо медленнее, чем обычно. Исследователи подозревают, что вирусу так и не удалось заразить и уничтожить модифицированные клетки. Как оказалось, одному из испытуемых повезло больше других: вирус не вернулся в течение 12 недель после отмены препаратов. Когда учёные рассмотрели его геном, они обнаружили, что в нём уже содержалась одна мутантная копия CCR5. После добавления изменённых клеток более половины его Т-клеток стали устойчивыми к ВИЧ. Тут я считаю, что природа сама сделала уже половину работы. Рассмотрим воздействие молекулярных ножниц на сам вирус. Охранная система, созданная на основе древнего механизма, с помощью которого бактерии противостоят вирусам, снабжена своеобразным "фотороботом преступника" – фрагментом генетического кода, совпадающим с определённым участком в геноме ВИЧ. Если вирус проникает в клетку, молекулярный комплекс находит соответствующее место на его ДНК и разрезает его с помощью фермента Cas-9. Вирусолог Чень Лян (Chen Liang) и его коллеги из канадского Университета Макгилла (McGill University) проводили эксперименты с заражёнными Т-клетками и сначала получили очень обнадёживающие результаты. Молекулярные ножницы действительно легко распознавали ВИЧ и быстро уничтожали его, не давая размножаться. Но две недели спустя учёные обнаружили, что иммунные клетки стали производить копии вируса, сумевшего обойти защитный механизм. Секвенирование генома показало, что у вируса появилась мутация рядом с участком, на который был нацелен комплекс CRISPR/Cas-9. С одной стороны, это не стало неожиданностью: ВИЧ известен своей способностью быстро изменяться и приобретать устойчивость к различным препаратам. Это происходит, потому что его ферменты часто совершают ошибки при копировании ДНК. Обычно такая небрежность выводит вирус из строя, но иногда полученные изменения оказываются полезными и позволяют сопротивляться действию лекарств. В этот раз ошибки ферментов ни при чём, а мутации провоцирует разрез цепи ДНК. После того как Cas-9 сделал свою работу, вирус пытается заделать брешь в геноме и случайным образом вставляет на повреждённый участок буквы генетического кода. Как правило, эти заплатки не помогают, и ген теряет свои функции. Но учёные предполагают, что в отдельных случаях после "ремонта" вирус сохраняет способность к размножению. Кроме того, внесённые изменения делают его невидимым для охранной системы Т-клеток. Поэтому я считаю, что изменение гена CCR5 Т-лимфоцитов, чтобы заблокировать вирусу путь через мембрану, более перспективно чем внедрение в иммунные клетки компонентов CRISPR/Cas-9, настроенных на поиск и уничтожение ВИЧ, хотя с помощью CRISPR/Cas-9 можно деактивировать сразу несколько ключевых генов вируса или использовать молекулярный механизм в сочетании с препаратами против ВИЧ. Однако для меня остается лишь загадкой – сумеет ли ВИЧ сам обрести мутацию, которая приводила бы легкому присоединению его к мутантным T-клеткам. На сегодняшний момент ученые научились полностью удалять ДНК ВИЧ из человеческих клеток, пересаженных мышам, предотвращая дальнейшее заражение. Редактирование с помощью CRISPR/Cas9 может открыть новые методы терапии для удаления ДНК ВИЧ-1 из CD4-положительных Т-лимфоцитов и могут стать отправной точкой на пути к полному излечению. Конечная цель подобных исследований – обеспечить инфицированным людям жизнь без антиретровирусных препаратов, но пока применение технологии CRISPR/Cas9 позволит повысить срок жизни ВИЧ-инфицированных, а в будущем дальнейшие работы в данном направлении помогут найти долгожданное лекарство от ВИЧ. |