Генетическая резистентность к инфекциям
Обновлено: 25.04.2024
На этой неделе китайский учёный сообщил о рождении генетически отредактированных близнецов. В их геном были внесены изменения, позволяющие почти полностью исключить риск развития хронической ВИЧ инфекции. 1% европейцев обладают такой устойчивостью с рождения. Рассказываем о появлении и механизме резистентности к ВИЧ.
Более 40 миллионов человек по всему миру заражены вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ). Если сразу после заражения иммунная система не успевает уничтожить все вирусные частицы, они могут проникнуть внутрь клеток и встроиться в их геном. В результате этого человек становится носителем инфекции. Хроническая ВИЧ инфекция на сегодняшний день неизлечима, однако поддается контролю и в случае своевременной терапии не оказывает сильного влияния на самочувствие человека.
Для проникновения в клетку ВИЧ должен связаться с двумя рецепторами на ее поверхности. Один из рецепторов – CD4, присутствует на поверхности T-лимфоцитов и отвечает за распознавание чужеродных агентов. Второй рецептор, необходимый для слияния оболочки вируса и клетки, - CCR5. Его роль в иммунной реакции до конца не изучена, предполагается, что он участвует в развитии воспалительной реакции.
У некоторых людей с рождения есть защита от ВИЧ, обусловленная наличием в их геноме мутаций. Это снижает риск развития хронической инфекции даже в случае заражения. Одной из них является мутация в гене рецептора CCR5, представляющая собой потерю части гена (32 нуклеотида) - ССR5Δ32. В результате вирус не может связаться с рецептором и проникнуть в клетку.
При этом риск развития хронической инфекции низкий только у гомозиготных носителей мутации - у тех, кому мутантный ген достался от обоих родителей. Существуют противоречивые данные о влиянии мутации только в одной копии гена CCR5 на риск развития ВИЧ: от наличия защиты до отсутствия какого-либо влияния на течение заболевания.
Предполагается, что мутация ССR5Δ32 возникла около 1000 лет назад в Северной Европе среди викингов. Распространение мутации в Европе обычно связывают с набегами викингов на соседние народы. Длительное время было непонятно, что способствовало распространению и закреплению мутации среди народов Европы, ведь ВИЧ — сравнительно молодая инфекция, и носители этой мутации не получали какого-либо преимущества. Однако впоследствие было обнаружено, что кроме ВИЧ эта мутация также снижает вероятность заразиться черной оспой, многочисленные эпидемии которой в свое время привели к массовой гибели людей по всему миру.
В настоящее время частота встречаемости этой мутации в странах Европы составляет около 10%. Частота мутации среди клиентов Genotek оказалась равной 9,7%. При этом только 1,1% людей оказались носителями мутации в двух копиях гена CCR5, они имеет низкий риск развития хронической инфекции даже в случае заражения.
Гомозиготное носительство делеции в гене CCR5 не является абсолютной защитой от заражения ВИЧ и поводом не использовать до- и пост-контактную профилактику при угрозе заражения. Известны единичные случаи, когда у людей с таким генотипом развивалось хроническое носительство ВИЧ после заражения. Возможно, это связано с тем, что кроме CCR5, вирус может использовать другие рецепторы для проникновения в клетки (например, рецептор СXCR4).
Один известный случай излечения человека от хронической ВИЧ инфекции связан с этой мутацией. Тимоти Браун, или Берлинский пациент, был заражен ВИЧ и болен лейкемией. Ему требовалась пересадка костного мозга. Врач смог подобрать донора, гомозиготного по мутации в CCR5. Через 20 месяцев после операции, несмотря на отсутствие терапии, ВИЧ перестал обнаруживаться в крови, костном мозге и слизистой оболочке кишечника пациента.
А совсем недавно российским ученым удалось получить человеческие эмбрионы с измененным геном CCR5, используя 16 оплодотворенных яйцеклеток не пригодных для программ ЭКО. Из 16 модифицированных яйцеклеток, только 8 продолжили развитие, причем в 5 из них модификация прошла успешно и обе копии гена были изменены.
А в ноябре 2018 года было распространено заявление ученого из Китая, которому якобы удалось провести аналогичный эксперимент, в результате которого родились девочки-близнецы, у одной из которых мутация в CCR5 присутствует в двух генах, а другой - только в одном. Родители близнецов приняли решение не раскрывать своих имен и места жительства, никаких других доказательств, кроме заявления врача, также нет.
На этой неделе китайский учёный сообщил о рождении генетически отредактированных близнецов. В их геном были внесены изменения, позволяющие почти полностью исключить риск развития хронической ВИЧ инфекции. 1% европейцев обладают такой устойчивостью с рождения. Рассказываем о появлении и механизме резистентности к ВИЧ.
Более 40 миллионов человек по всему миру заражены вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ). Если сразу после заражения иммунная система не успевает уничтожить все вирусные частицы, они могут проникнуть внутрь клеток и встроиться в их геном. В результате этого человек становится носителем инфекции. Хроническая ВИЧ инфекция на сегодняшний день неизлечима, однако поддается контролю и в случае своевременной терапии не оказывает сильного влияния на самочувствие человека.
Для проникновения в клетку ВИЧ должен связаться с двумя рецепторами на ее поверхности. Один из рецепторов – CD4, присутствует на поверхности T-лимфоцитов и отвечает за распознавание чужеродных агентов. Второй рецептор, необходимый для слияния оболочки вируса и клетки, - CCR5. Его роль в иммунной реакции до конца не изучена, предполагается, что он участвует в развитии воспалительной реакции.
У некоторых людей с рождения есть защита от ВИЧ, обусловленная наличием в их геноме мутаций. Это снижает риск развития хронической инфекции даже в случае заражения. Одной из них является мутация в гене рецептора CCR5, представляющая собой потерю части гена (32 нуклеотида) - ССR5Δ32. В результате вирус не может связаться с рецептором и проникнуть в клетку.
При этом риск развития хронической инфекции низкий только у гомозиготных носителей мутации - у тех, кому мутантный ген достался от обоих родителей. Существуют противоречивые данные о влиянии мутации только в одной копии гена CCR5 на риск развития ВИЧ: от наличия защиты до отсутствия какого-либо влияния на течение заболевания.
Предполагается, что мутация ССR5Δ32 возникла около 1000 лет назад в Северной Европе среди викингов. Распространение мутации в Европе обычно связывают с набегами викингов на соседние народы. Длительное время было непонятно, что способствовало распространению и закреплению мутации среди народов Европы, ведь ВИЧ — сравнительно молодая инфекция, и носители этой мутации не получали какого-либо преимущества. Однако впоследствие было обнаружено, что кроме ВИЧ эта мутация также снижает вероятность заразиться черной оспой, многочисленные эпидемии которой в свое время привели к массовой гибели людей по всему миру.
В настоящее время частота встречаемости этой мутации в странах Европы составляет около 10%. Частота мутации среди клиентов Genotek оказалась равной 9,7%. При этом только 1,1% людей оказались носителями мутации в двух копиях гена CCR5, они имеет низкий риск развития хронической инфекции даже в случае заражения.
Гомозиготное носительство делеции в гене CCR5 не является абсолютной защитой от заражения ВИЧ и поводом не использовать до- и пост-контактную профилактику при угрозе заражения. Известны единичные случаи, когда у людей с таким генотипом развивалось хроническое носительство ВИЧ после заражения. Возможно, это связано с тем, что кроме CCR5, вирус может использовать другие рецепторы для проникновения в клетки (например, рецептор СXCR4).
Один известный случай излечения человека от хронической ВИЧ инфекции связан с этой мутацией. Тимоти Браун, или Берлинский пациент, был заражен ВИЧ и болен лейкемией. Ему требовалась пересадка костного мозга. Врач смог подобрать донора, гомозиготного по мутации в CCR5. Через 20 месяцев после операции, несмотря на отсутствие терапии, ВИЧ перестал обнаруживаться в крови, костном мозге и слизистой оболочке кишечника пациента.
А совсем недавно российским ученым удалось получить человеческие эмбрионы с измененным геном CCR5, используя 16 оплодотворенных яйцеклеток не пригодных для программ ЭКО. Из 16 модифицированных яйцеклеток, только 8 продолжили развитие, причем в 5 из них модификация прошла успешно и обе копии гена были изменены.
А в ноябре 2018 года было распространено заявление ученого из Китая, которому якобы удалось провести аналогичный эксперимент, в результате которого родились девочки-близнецы, у одной из которых мутация в CCR5 присутствует в двух генах, а другой - только в одном. Родители близнецов приняли решение не раскрывать своих имен и места жительства, никаких других доказательств, кроме заявления врача, также нет.
Таргетный генетический тест Таргет. Устойчивость к инфекциям
В этой таргетной генетической панели мы рассматриваем 16 генов, ассоциированных с механизмами работы врожденного иммунитета, оказывающих влияние на устойчивость организма к бактериям и вирусам, а также на особенности протекания инфекционных заболеваний и эффективные меры их профилактики. Анализируются как общие особенности иммунитета, так и устойчивость к конкретным бактериям и вирусам - HIV, норовирус, вирус гриппа, Helicobacter pylori, SARS.
Возможности
Таргет. Устойчивость к инфекциям
Определить наследственные аспекты работы иммунитета
Определить реакцию организма на вирусы и инфекции
Выстроить персональную стратегию эффективной профилактики и укрепления иммунной системы
Составить точный прогноз течения заболевания при его возникновении
Группы генов
Устойчивость к
инфекционным заболеваниям
Устойчивость к
вирусным инфекциям
Устойчивость к конкретным
вирусам и бактериям
Врожденный и приобретенный иммунитет в отношении инфекций направлены на то, чтобы максимально быстро распознать чужеродный агент и защитить организм путем его инактивации, а также обучения других клеток иммунной системы распознавать и уничтожать его.
В данном разделе мы рассматриваем комплекс генов, находящихся на первой линии защиты организма от инфекции. Они ассоциированы с ранним распознаванием чужеродных патогенов и обеспечивают обнаружение большинства видов бактерий и вирусов. Это, в свою очередь, влияет на скорость активации клеточного ответа, на предотвращение заболевания, на тяжесть и длительность его протекания.
Важные механизмы противовирусной защиты – препятствие проникновению вируса в клетку и его обнаружение вируса, запускающее сигнальные каскадов и активирующее иммунный ответ.
В данном разделе мы выделили гены, которые отвечают за распознавание ДНК, генерируемых при репликации ряда вирусов, и специфическую двухцепочечную РНК, характерную для них. Своевременное распознавание запускают противовоспалительные процессы и провоцируют увеличение продукции интерферонов типа I – таким образом, данные гены отвечают за сопротивляемость организма вирусным инфекциям
Такая ситуация не только усложняет борьбу с типичными инфекционными заболеваниями, но и ставит под угрозу применение многих жизненно важных медицинских процедур вроде трансплантации органов, имплантации протезов, передовой хирургии и химиотерапии раковых заболеваний. При всех этих процедурах повышается риск развития инфекционных заболеваний.
Как возникает и распространяется устойчивость к антибиотикам?
Почему же сложилась такая ситуация, что когда-то всемогущие АБ вдруг перестали эффективно действовать на бактерии? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо разобраться с основными способами возникновения устойчивости и путями ее распространения.
Устойчивость бактерий к АБ может быть врожденной и приобретенной. Врожденная устойчивость обусловлена особенностями строения структур клетки, на которые направлено действие антибиотика. Такая устойчивость может быть связана, например, с отсутствием у микроорганизмов мишени действия АБ или недоступностью мишени вследствие низкой проницаемости оболочки клетки. Приобретенная устойчивость возникает в результате контакта микроорганизма с антимикробным средством за счет возникновения мутаций либо благодаря горизонтальному переносу генов (ГПГ) устойчивости. В настоящее время именно горизонтальный перенос различных генов резистентности является главной причиной быстрого возникновения множественной лекарственной устойчивости у бактерий.
ГПГ — процесс, в котором организм передает генетический материал другому организму, не являющемуся его потомком. Такая переданная ДНК встраивается в геном и затем стабильно наследуется. Центральную роль в этом процессе играют различные мобильные генетические элементы — плазмиды, транспозоны, IS-элементы, интегроны. За последние годы сформировано четкое понимание того, что ГПГ является одним из ведущих механизмов эволюции бактерий.
Эволюционные корни проблемы устойчивости
Гипотеза о том, что актиномицеты-продуценты антибиотиков, живущие в почвах, становятся источником генов устойчивости к антибиотикам, была сформулирована еще в 1973 году американскими учеными Бенвенистом и Дэвисом (Benveniste, Davies). Однако впоследствии выяснилось, что гены продуцентов АБ имеют очень низкое сходство с генами патогенных бактерий. Поэтому было сделано предположение о том, что любые природные бактерии, а не только сами продуценты, являются источником генов устойчивости к АБ. Первые свидетельства в пользу этого предположения были получены французскими учеными при изучении происхождения генов бета-лактамазы и генов устойчивости к хинолонам. В обоих случаях удалось обнаружить природные бактерии, несущие гены, почти идентичные клиническим. Однако это были лишь единичные примеры; к тому же нельзя было исключить возможность переноса генов в обратном направлении, от клинических штаммов бактерий к бактериям природным.
Хозяйственная деятельность и устойчивость к АБ
Хотя гены устойчивости к АБ у бактерий возникли еще в древности, широкое распространение таких генов среди микроорганизмов началось после начала использования антибактериальных средств в медицине. Активное и повсеместное применение антибактериальных средств послужило мощнейшим эволюционным инструментом, способствуя селекции и распространению бактерий с измененным геномом. Более 100 тыс. тонн АБ, производимых ежегодно, заставляют микроорганизмы проявлять чудеса приспособляемости.
По сути, начав активно использовать антибиотики, человек неожиданно для себя поставил широкомасштабный и планомерный эксперимент по отбору устойчивых бактерий. Следует особо подчеркнуть, что в результате этого в клинике произошел отбор не только генов устойчивости, но и особых систем, значительно ускоряющих приобретение новых генов устойчивости за счет ГПГ. Это привело к тому, что АБ, которые еще недавно успешно использовались для борьбы с самыми различными возбудителями инфекций, теперь в подавляющем большинстве случаев оказываются неэффективными. Ведь в процессе эволюции у бактерий выработаны многочисленные приспособительные механизмы, позволяющие быстро меняться и выживать в условиях самого жесткого отбора, будь он естественным или искусственным.
Нынешняя опасная ситуация, сложившаяся в борьбе с инфекциями, напрямую связана с огромным количеством производимых АБ. Большинство из них плохо усваивается человеком и животными, в результате чего от 25% до 75% потребляемых антибактериальных средств без изменений выводится из организма с калом и мочой, попадая затем вместе с водой в естественные водоемы. По всему миру ученые регулярно находят в городских сточных водах высокую концентрацию АБ после их использования в медицине и животноводстве. И никакие очистные сооружения не в силах этому противостоять. Такая ситуация прямо способствует распространению резистентности к АБ: бактерии, живущие в естественной среде, после контакта с малыми дозами АБ из очистных сооружений приобретают к ним устойчивость. Подтверждением этому служит тот факт, что в местах слива сточных вод постоянно обнаруживаются бактерии с генами устойчивости к АБ, а также бактериофаги, передающие эти гены бактериям. Кроме того, использование для удобрения полей навоза животных, получавших антибиотики, также приводит к заметному увеличению в почве бактерий, содержащих гены устойчивости. Эти гены потом могут передаваться бактериям, живущим на растениях, а затем с растительной пищей попадать в кишечник человека и захватываться кишечной микрофлорой.
В немалой степени способствует распространению устойчивости к АБ заведенная в животноводстве практика создания крупных комплексов с многотысячными поголовьями. Плазмиды с генами устойчивости, R-плазмиды, очень быстро распространяются на ограниченном пространстве с большим количеством животных. И здесь уже можно увидеть социальные причины увеличения резистентности к АБ. Постепенная миграция сельских жителей в города приводит к исчезновению небольших животноводческих хозяйств и замене их гигантскими комплексами, которые являются прекрасным резервуаром для накопления факторов резистентности. В таких комплексах гены устойчивости к АБ приобретают не только животные, но и люди из обслуживающего персонала.
Еще одной ключевой причиной распространения устойчивости к АБ стало необоснованное назначение их врачами (наряду с самолечением). Вообще, как это ни парадоксально, любые контакты со сферой здравоохранения несут в себе повышенный риск заразиться бактериями, устойчивыми к целому спектру АБ. Нужна по-настоящему стерильная чистота, аккуратность и ответственность, чтобы противостоять распространению устойчивых штаммов в таких медицинских учреждениях.
Выход есть!
Но даже из такой сложной ситуации есть выход. И здесь будет уместно привести два примера. Дания в конце 1990-х первой в Европе ввела запрет на использование антибиотиков в качестве стимуляторов роста животных. Результаты такого шага не заставили себя ждать. Международная группа экспертов показала, что отказ Дании от АБ в животноводстве не только не нанес большого ущерба доходам фермеров, но и способствовал значительному снижению факторов устойчивости к АБ на фермах и в мясе животных. В выигрыше оказались все, кроме производителей АБ. Германия, запретив использование АБ авопарцина на птицефермах, тоже добилась внушительных результатов: количество энтерококков, устойчивых к ванкомицину (аналогу авопарцина), за четыре года после запрета снизилось в три раза.
Налицо непростая ситуация. Человечество стоит перед очень сложной многогранной проблемой. Научные исследования показали, насколько сложно устроены биологические процессы у живых организмов и как осторожно нужно вмешиваться в их естественный ход. Появление в последние десятилетия устойчивых к лекарствам супербактерий и множества новых инфекций — лучшее тому подтверждение. Бездумное применение антибиотиков создало реальную угрозу для человечества. И для того, чтобы устранить или хотя бы уменьшить эту угрозу, потребуются большие усилия, и в первую очередь правительств и научно-медицинского сообщества.
Весь перечень анализов и цены можно посмотреть здесь.
- все традиционные исследования с высочайшей степенью точности;
- редкие тесты, которые были доступны для сдачи только в Москве, а теперь и в Туле;
- превентивные исследования для тех, кто следит за состоянием своего организма.
К вашим услугам:
- Анализы крови и мочи;
- Гормоны;
- ПЦР;
- ИППП;
- Диагностика старения;
- Аллергены;
- ДНК-диета;
- Витамины и микроэлементы;
- Онкомаркеры;
- Подготовка и ведение беременности;
- Генетика.
Оформите заявку на сайте, мы свяжемся с вами в ближайшее время и ответим на все интересующие вопросы.
Таргетный генетический тест Таргет. Устойчивость к инфекциям
В этой таргетной генетической панели мы рассматриваем 16 генов, ассоциированных с механизмами работы врожденного иммунитета, оказывающих влияние на устойчивость организма к бактериям и вирусам, а также на особенности протекания инфекционных заболеваний и эффективные меры их профилактики. Анализируются как общие особенности иммунитета, так и устойчивость к конкретным бактериям и вирусам - HIV, норовирус, вирус гриппа, Helicobacter pylori, SARS.
Возможности
Таргет. Устойчивость к инфекциям
-Определить наследственные аспекты работы иммунитета
-Определить реакцию организма на вирусы и инфекции
-Выстроить персональную стратегию эффективной профилактики и укрепления иммунной системы
-Составить точный прогноз течения заболевания при его возникновении
Возможности
Таргет. Устойчивость к инфекциям
Определить наследственные аспекты работы иммунитета
Определить реакцию организма на вирусы и инфекции
Выстроить персональную стратегию эффективной профилактики и укрепления иммунной системы
Составить точный прогноз течения заболевания при его возникновении
Группы генов
Устойчивость к
инфекционным заболеваниям
Врожденный и приобретенный иммунитет в отношении инфекций направлены на то, чтобы максимально быстро распознать чужеродный агент и защитить организм путем его инактивации, а также обучения других клеток иммунной системы распознавать и уничтожать его.
В данном разделе мы рассматриваем комплекс генов, находящихся на первой линии защиты организма от инфекции. Они ассоциированы с ранним распознаванием чужеродных патогенов и обеспечивают обнаружение большинства видов бактерий и вирусов. Это, в свою очередь, влияет на скорость активации клеточного ответа, на предотвращение заболевания, на тяжесть и длительность его протекания.
Устойчивость к
вирусным инфекциям
Важные механизмы противовирусной защиты – препятствие проникновению вируса в клетку и его обнаружение вируса, запускающее сигнальные каскадов и активирующее иммунный ответ.
В данном разделе мы выделили гены, которые отвечают за распознавание ДНК, генерируемых при репликации ряда вирусов, и специфическую двухцепочечную РНК, характерную для них. Своевременное распознавание запускают противовоспалительные процессы и провоцируют увеличение продукции интерферонов типа I – таким образом, данные гены отвечают за сопротивляемость организма вирусным инфекциям
Устойчивость к конкретным
вирусам и бактериям
Персонализированный подход к Вашим пациентам
Результаты тестирования позволяют врачу оценить потенциал организма пациента в борьбе с вирусами и бактериями, составить превентивную программу и план по дополнительной поддержке иммунитета в сложные периоды.
Читайте также: