Как быстро вич разрушает иммунитет

Обновлено: 25.04.2024

ВИЧ (вирус клеточного иммунодефицита) – ретровирус, вызывающий синдром приобретенного иммунодефицита – СПИД. Один из путей передачи – половым путем и, следовательно, относится к заболеваниям, передающимся половым путем.

H – человек, так как вызывает заболевание после попадания в организм человека;
I – иммунодефицит, так как вирус вызывает нарушение системы иммунитета, то есть неспособность организма защищаться от инфекций;
V – вирус, так как причиной заболевания является вирус, микроорганизм, неспособный воспроизводиться сам по себе, то есть он использует материал и энергию клетки для воспроизводства.

Для ретровирусов характерно то, что они медленные вирусы. Это означает, что они остаются в организме хозяина в течение длительного времени и приводят к медленному прогрессированию болезни до смерти. Вирус имеет сферическую форму и содержит геном двойной РНК. Когда он попадает в клетку хозяина, вирус использует фермент обратной транскриптазы, чтобы преобразовать свой геном РНК в ДНК, которая затем встраивается в геном хозяина.

Попадая в организм человека, ВИЧ атакует определенный тип белых кровяных клеток, Т-лимфоциты, размножается в них, уничтожает их и постепенно приводит к ослаблению иммунитета . В соответствии с конкретными молекулами, обнаруженными на поверхности этих клеток, их также называют клетками CD4.

Существует два типа (серотипов) вируса ВИЧ:

ВИЧ1 более опасен. Пока что ВИЧ-подобные вирусы были обнаружены у многих приматов, что привело к гипотезе о том, что они природные хранилища вируса.

Эпидемиология ВИЧ

По оценкам, в настоящее время в мире насчитывается более 34 миллионов человек, живущих с ВИЧ, из них более 97% – в менее развитых странах (страны Африки к югу от Сахары).

Наибольшее количество инфицированных приходится на возрастную группу от 25 до 39 лет.

Путь передачи и группы риска

ВИЧ передается несколькими путями:

Незащищенный половой акт – люди (гетеросексуалы и гомосексуалисты) имеют высокий риск частой смены половых партнеров и практики незащищенного полового акта. Анальный секс является наиболее рискованным из-за наиболее чувствительной слизистой оболочки, за ним следует вагинальный и, реже, оральный.
Через кровь и ее производные – многократное получение донорской крови и других продуктов крови при переливании. Сегодня встречается редко из-за введения обязательного тестирования продуктов крови.
Вторичное использование шприцев для инъекций наркоманами – люди, делящиеся наркотиками и употребляющие наборы для инъекций после других, подвергаются высокому риску.
Через инфицированную мать ребенку – при беременности, родах и грудном вскармливании.

Пути, по которым ВИЧ НЕ передается:

воздух;
общие контакты – рукопожатие, объятия, поцелуи в щеку;
интимный контакт без полового акта – поцелуи, ласки;
контакт с объектами – в автобусе, поезде, школе;
использование общественных туалетов, саун, бассейнов, душевых;
кашель, чихание, контакт кожи со слезами или слюной;
лечение в больницах, медицинских и стоматологических клиниках при соблюдении стандартных гигиенических мер;
оказание первой помощи при соблюдении стандартных мер гигиены;
массаж, физиотерапия, прокалывание ушей, пирсинг при соблюдении стандартных гигиенических мер;
царапины и укусы домашних животных (собаки, кошки);
укусы насекомых;
уход за людьми, живущими с ВИЧ и СПИДом, при условии соблюдения стандартных мер гигиены.

Течение ВИЧ-инфекции

ВИЧ-инфекция протекает хронически. Начинается она с попадания вируса в кровоток и длится всю жизнь. Инфекция проникает в организм через слизистые оболочки или при прямом поступлении через кровь, атакует конкретную клетку иммунной системы – Т-лимфоцит.

Когда внутри Т-лимфоцитов образуется большое количество новых вирусов, они лопаются, выделяют множество вирусов в кровоток и распадаются. Вирусы попадают в новые Т-лимфоциты, и процесс повторяется. Таким образом, ВИЧ постепенно разрушает Т-лимфоциты, что приводит к ослаблению иммунитета и возникновению оппортунистических инфекций и некоторых злокачественных заболеваний.

Хотя ВИЧ в первую очередь атакует определенные клетки иммунной системы, Т-лимфоциты, он также может напрямую повредить некоторые другие клетки организма, например, нервные клетки, клетки слизистой оболочки пищеварительного тракта.

Прогрессирование ВИЧ-инфекции делится на 3 этапа:

Развивается через 3-6 недель после заражения. Чаще всего проявляется легким вирусным заболеванием (лихорадка, головная боль, боль в горле, боли в мышцах и суставах, сыпь, увеличение лимфатических узлов) и остается незамеченным. Обычно это длится от 1 до 3 недель.

Во время этой фазы в кровотоке циркулирует большое количество вируса, и человек очень заразен. ВИЧ в больших количествах присутствует в половом секрете. Вирус активно размножается, атакует и убивает клетки иммунной системы, что лучше всего видно по уменьшению количества лимфоцитов CD4.

Очень часто у ВИЧ-положительных людей отсутствуют какие-либо симптомы поражения иммунной системы. Это не показатель того, что иммунная система не повреждена.

Уровень вируса в крови может упасть очень низко, но человек до сих пор заражен и антитела могут быть обнаружены в крови. Недавние исследования показали, что на этой стадии ВИЧ не отдыхает, а очень активен в лимфатических узлах.

Большое количество клеток CD4 инфицируется и умирает, производя большое количество вируса. Эти факторы могут быть подтверждены путем измерения уровня клеток CD4 и количества вируса в крови. Длится от 7 до 10 лет .

а) Ранняя — количество лимфоцитов CD4 резко падает, пока не достигнет 200, когда он переходит во вторую фазу.

Проявляется такими общими симптомами, как:

лихорадка и потливость;
потеря аппетита и массы тела – более 4,5 кг за 2 месяца;
сильная утомляемость – продолжающаяся несколько недель без видимых причин;
длительный понос;
увеличение лимфатических узлов, особенно на шее и подмышках;
грибковые инфекции ротовой полости;
одышка и сухой кашель;
розовые или пурпурные пятна на коже, обычно твердые и напоминающие синяки.

б) Продвинутая — количество лимфоцитов CD4 менее 200 , наблюдается развитие и поддержание этих общих симптомов с развитием характерных оппортунистических инфекций, заболеваний, опухолей, синдрома распада и деменции.

в) Поздняя — количество лимфоцитов CD4 менее 50 / мл. Эта стадия заболевания опасна для жизни, у нелеченных пациентов приводит к смерти.

Важно помнить, что вирус ВИЧ может передаваться от инфицированного человека не инфицированному на любой стадии инфекции.

Синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД)

A – приобретенный, так как заболевание возникает у человека после заражения ВИЧ, то есть приобретается в течение жизни, а не передаётся по наследству (генетически).
I – иммунный, так как влияет на иммунную систему, то есть на специализированные клетки, находящиеся в крови и борющиеся с различными инородными телами и микроорганизмами (бактериями, грибами, вирусами).
D – дефицит, так как возникает слабость иммунной системы, и защитные силы теряют способность эффективно бороться с различными инородными телами и микроорганизмами.
S – синдром, так как обозначает набор состояний и признаков заболевания, характерных для конкретного заболевания; больной СПИДом может страдать от целого ряда различных заболеваний и оппортунистических инфекций.

СПИД представляет собой последнюю и наиболее тяжелую стадию ВИЧ-инфекции, вызванную серьезным повреждением иммунной системы. СПИД – это фактически название группы заболеваний, возникающие в результате ослабленной иммунной системы человека, инфицированного ВИЧ.

Многочисленные микроорганизмы окружающие людей постоянно, но иммунная система здорового человека справляется с ними без видимых симптомов. У больных СПИДом обычные микроорганизмы приводят к широкому спектру воспалительных заболеваний. И пациент, в конечном итоге умирает, от инфекций, вызванных бактериями, вирусами, грибами, простейшими, не представляющих значительной опасности для здоровья людей.

ВИЧ также напрямую повреждает клетки нервной системы, вызывая тяжелые неврологические заболевания (ВИЧ-энцефалопатию).

Обзор

Распространенность СПИДа в мире на 2009 год.

Автор

Редакторы

Спонсор конкурса — дальновидная компания Thermo Fisher Scientific. Спонсор приза зрительских симпатий — фирма Helicon.

Иммунная система

Рисунок 1. Упрощенная схема иммунного ответа. Молниями указано, как один тип клеток активирует другие. Мф — макрофаг, Б — бактерия, ТХ — Т-хелпер, ВКл — B-клетка, ПлКл — плазматическая клетка, Ат — антитела, Б+Ат — бактерия, покрытая антителами, привлекающими макрофагов, В — вирус, ЗМф — зараженный макрофаг, ТК — Т-киллер, ЗК — клетка, зараженная вирусом, УК — умирающая (апоптотирующая) клетка, В+Ат — вирус, покрытый антителами.

рисунок автора статьи

Жизненный цикл ВИЧ

Видео. Жизненный цикл ВИЧ.

Таким образом, после того как копия вируса в геноме клетки начинает действовать, на её поверхности появляются знакомые нам белки gp41 и gp120, в цитоплазме — остальные вирусные белки и вирусная РНК. И через некоторое время от зараженной клетки начинают отпочковываться всё новые и новые копии ВИЧ.

Способы уничтожения иммунной системы

При отпочковывании вирус использует клеточную мембрану клетки, и со временем это должно вызвать ее разрушение. К тому же, вирусный белок Vpu вызывает увеличение проницаемости мембраны клетки [6]. При активации вируса в клетке появляется неинтегрированная в геном двуцепочечная ДНК [19], наличие которой может рассматриваться клеткой как повреждение ее генетического материала и индуцировать ее смерть через апоптоз (С точки зрения организма такая клетка потенциально может стать раковой). Помимо этого, вирусные белки напрямую нарушают баланс про- и противоапоптотических белков в клетке. К примеру, вирусная протеаза p10 может разрезать противоапоптотический фактор Bcl-2. Белки Nef [26], Env [22] и Tat [24] вовлечены в возрастание количества клеточных белков CD95 и FasL, служащих индукторами апоптоза по т.н. Fas-опосредованному пути. Белок Tat положительно регулирует каспазу 8 [2] — ключевой фактор индукции апоптоза.

Если же клетки не погибли сами, они активно уничтожаются Т-киллерами. (Это стандартный ответ иммунитета на заражение любыми вирусами.)

Помимо этого, при производстве gp120 и Tat часть их выбрасывается зараженной клеткой в кровоток, а это оказывает токсическое действие на организм [4], [28]. gp120 оседает на все СD4 + -клетки (в том числе и здоровые), что имеет три последствия:

Белок СD4 важен для взаимодействия Т-хелпера с фагоцитом, при слипании же СD4 с gp120 T-хелпер перестает выполнять эту функцию.
На gp120 как на чужеродный белок образуются антитела; после оседания gp120 на здоровые клетки, последние маркируются антителами, и иммунная система их уничтожает [9].
После обильного связывания Т-хелпером gp120 клетка умирает сама. Дело в том, что CD4 — это корецептор. Он усиливает сигнал от TCR (T-cell receptor) — главного белка, позволяющего выполнять Т-клеткам функцию иммунитета. В норме эти рецепторы активируются вместе. Если же активируется один тип рецепторов, но не активируется другой, это является сигналом, что что-то пошло не так, и клетка умирает посредством апоптоза.

Антитела, призванные препятствовать инфекции, в случае с ВИЧ часто, наоборот, ее усиливают [28]. Почему так происходит — не совсем понятно. Одну причину мы рассмотрели выше. Возможно, дело в том, что антитела сшивают несколько вирусных частиц вместе, и в клетку попадает не один, а сразу много вирусов. Помимо этого, антитела активируют клетки иммунитета, а в активированной клетке вирусные белки синтезируются быстрее.

Вдобавок, gp120 и gp41 имеют участки, похожие на участки некоторых белков, участвующих в иммунитете (например, MHC-II [25], IgG [23], компонент системы комплемента Clq-A [14]). В результате на эти участки образуются антитела, способные помимо вируса маркировать совершенно здоровые клетки (если на них будут эти белки), с соответствующими для них последствиями.

Так как на поверхности зараженной клетки появляется gp120, то она, как и вирусная частица, будет сливаться с другими СD4-содержащими клетками, образуя огромную многоядерную клетку (синцитий), неспособную выполнять какие-либо функции и обреченную на смерть.

На самом деле, помимо Т-хелперов, СD4 содержатся во множестве других клеток — предшественниках Т-киллеров/Т-хелперов, дендритных клетках, макрофагах/моноцитах, эозинофилах, микроглии (последние четыре — разновидности фагоцитов), нейронах (!), мегакариоцитах, астроцитах, олигодендроцитах (последние две — клетки, питающие нейроны), клетках поперечно-полосатых мышц и хорионаллантоиса (присутствует в плаценте) [29]. Все эти клетки способны заражаться ВИЧ, но сильно токсичен он лишь для Т-хелперов. Это и определяет основное клиническое проявление СПИДа — сильное снижение количества Т-хелперов в крови. Однако для других клеток заражение тоже не проходит бесследно — у больных СПИДом часто снижена свертываемость крови, имеются неврологические и психиатрические отклонения [16], наблюдается общая слабость.

Пути заражения ВИЧ

Внимание! Ввиду того, что СПИД является венерическим заболеванием, информация, приведенная в этом разделе, может вас оскорбить либо вызвать неприятные эмоции при прочтении. Будьте осторожны.

Рисунок 3. Пути проникновения ВИЧ в организм при половом контакте. Слева указано примерные временные рамки каждого этапа.

Как же происходит первичное заражение человека ВИЧ? Думаю, что с переливанием крови или с использованием общего шприца при употреблении наркотиков читателю все понятно — вирус доставляется напрямую из зараженной крови в здоровую. При вертикальном способе передачи инфекции (от матери к ребенку) заражение может произойти во время внутриутробного развития, в момент родов или в период кормления ребенка грудью (т.к. вирус и зараженные вирусом клетки содержатся в молоке матери) [17], [20]. Тем не менее, даже у ребенка, рожденного от ВИЧ-инфицированной матери, есть шанс остаться здоровым, особенно если мать использует ВААРТ (высокоактивную антиретровирусную терапию) [5]. А почему же люди заражаются при половом контакте?

Механизмы передачи вируса при половом акте не до конца ясны. Тем не менее, они понятны в общих чертах. Итак, рассмотрим барьеры, которые необходимо преодолеть вирусу, чтобы добраться до макрофагов и Т-хелперов. К сожалению, рассматривать особо нечего: барьер только один — это слой эпителиальных клеток и вырабатываемая ими слизь, находящиеся во влагалище (а также пенисе, прямой кишке, глотке). Барьер этот тонок — он может быть всего одну клетку в толщину, — но для вируса труднопреодолим, доказательством чего может служить сравнительно небольшой процент заражений — примерно 1–2 случая на 100 половых контактов. Итак, и какими же путями преодолевает вирус это препятствие?

Наиболее очевидный механизм — это микротравмы. При обычном половом контакте, а особенно при анальном сексе, почти неизбежно появляются микротрещины; при наличии же венерических заболеваний часто возникают изъязвления слизистой. Через эти микротравмы вирус, содержащийся в сперме и влагалищном секрете, может проникнуть к иммунокомпетентным клеткам [17], [20].

Помимо дендритных клеток, в кишечнике существует другой тип клеток, предназначенный для ознакомления организма с антигенами внешней среды. Это так называемые М-клетки, пропускающие через себя довольно крупные объекты неповрежденными из просвета кишечника. В т.ч. через них может проходить и вирион ВИЧ.

Свой вклад в заражение вносит и провоспалительный процесс, в норме присутствующий в женских половых путях из-за наличия в них спермы. Благодаря ему Т-клетки подвержены активации, что способствует их восприимчивости к инфекции.

Итак, риск заразиться ВИЧ возрастает в ряду (Классический секс → Анальный секс → переливание крови / использование общих шприцов при принятии наркотиков). Что же касается орального секса, то весьма небольшой шанс заразиться есть только у принимающей стороны — слюна и тем более желудочный сок инактивирует ВИЧ. Теоретически, этим способом может заразиться и мужчина, но для этого необходимы ранки на пенисе.

При поцелуях и обычных бытовых контактах вирус не передается — он очень неустойчив в окружающей среде .

Заключение

. Все эти факты позволяют надеяться, что вскоре ВИЧ, как и оспа, останется в прошлом.

Новость

Комплекс-белок Cas9/sgRNA/viral RNA (слева) и модель вируса иммунодефицита человека (справа), построенная коллективом Visual science.

Автор

Редактор

Генеральным спонсором конкурса, согласно нашему краудфандингу, стал предприниматель Константин Синюшин, за что ему огромный человеческий респект!

Спонсор публикации этой статьи — Виктор Татарский.

Врага нужно знать в лицо

Об иммунитете, апоптозе и вообще.

Иммунная система развивалась сотни миллионов лет. По типу реакции ее обычно делят на врожденный (неспецифичный) и приобретенный (специфичный) иммунитет [1], [2]. Считается, что специфичный (то есть вырабатываемый к конкретному патогену) иммунитет впервые появился у челюстноротых (рыб и всех вышестоящих по эволюционному древу таксонов) после отделения от бесчелюстных (миног и миксин), хотя у вторых имеется аналогичная система защиты [3]. К клеткам специфичного иммунитета относят В-лимфоциты, Т-лимфоциты и NK-клетки (естественные киллеры, natural killer cells). Помимо этого существуют моноциты, которые хоть и не являются истинными инструментами приобретенного иммунитета, однако выполняют некоторые функции по нейтрализации патогена: фагоцитоз, презентация антигена, выделение бактерицидных веществ и цитокинов.

Рисунок 1. Взаимодействия Т-киллеров (слева) и Т-хелперов (справа) с зараженными клетками. Для передачи сигнала о заражении необходимо выполнение двух условий: контакт комплекса МНС-патоген с TcR (T-cell Receptor, рецептор Т-клеток) и CD. Двигаясь по организму, Т-лимфоциты проверяют каждую клетку на предмет наличия у нее антигена в комплексе с МНС. Их можно сравнить с подслеповатой глуховатой бабушкой, пришедшей забирать дитятко из детского сада. Для опознания ей надо подойти вплотную и по нескольким (в данном случае по двум) признакам определить, ее ли это чадо или нет.

Т-лимфоциты, в свою очередь, необходимы для уничтожения клеток, зараженных внутриклеточными паразитами, и опухолевых клеток. Они делятся на два основных типа в зависимости от класса рецепторов, находящихся на внешней стороне их мембраны.

Т-киллеры несут CD8 рецепторы и отвечают за:

Т-хелперы имеют CD4 рецепторы и ответственны за секрецию цитокинов, которые:

активируют макрофаги для борьбы с внутриклеточными паразитами;
способствуют продукции антител В-лимфоцитами.

Но не менее важна роль Т-хелперов в подготовке зрелых Т-киллеров из клеток-предшественниц, активации NK-клеток и моноцитов.

Как же происходит опознавание антигена на молекулярном уровне? Здесь надо упомянуть еще об одном очень важном классе рецепторов — МНС (Major Histocompability Complex или главном комплексе гистосовместимости). Они бывают двух классов: I и II. МНС I присутствует на поверхности всех ядерных клеток организма человека. Он необходим для опознавания клетки натуральным киллером и Т-киллером (рис. 1, 2). Если по какой-то причине МНС I изменен, несет на себе антиген или отсутствует, клетка будет подвергнута апоптозу. МНС II находится на поверхности В-лимфоцитов, макрофагов и дендритных клеток. Он необходим для презентации антигена Т-хелперам (рис. 1, 2). Жизнь пула Т-хелперов можно представить как прогулку с ребенком в зоопарке, только вместо животных — антигены, вместо ребенка — Т-хелпер, а вместо взрослых, объясняющих, кто есть кто, — три перечисленных типа клеток.

Рисунок 2. Процесс передачи сигнала Т-киллеру и Т-хелперу. Первый этап — сборка комплекса МНС-антиген, второй этап — презентация комплекса на поверхности клетки.

Первый этап проникновения вируса в клетку — взаимодействие вирусного белка gp120 (рис. 3) с рецептором CD4. Отсюда понятно, почему ВИЧ размножается именно в Т-хелперах. Взаимодействию способствуют корецепторы CCR5 и CXCR4 [8]. В норме они являются рецепторами цитокинов, а при взаимодействии ВИЧ с клеткой их связь является необходимым условием проникновения вируса внутрь. Мутации в генах этих рецепторов обеспечивают частичную устойчивость носителей таких мутаций (таких людей около 2%, причем некоторые штаммы вируса все равно могут их поражать) [9]. Затем в мембрану клетки погружается белок gp41, после чего мембрана вируса сливается с клеточной, и происходит распаковка генетического материала. По принципу обратной транскрипции с РНК-матрицы вируса с помощью фермента ревертазы (обратной транскриптазы) синтезируются молекулы кДНК (комплементарной ДНК). Синтезированная кДНК вставляется вирусной интегразой в геном клетки хозяина. После попадания в геном хозяина вирус может никак себя не проявлять до нескольких лет — протекает так называемый инкубационный период. Только когда клетки активно пролиферируют, а значит, синтезируют белки на матрице ДНК, начинается сборка вирусных частиц , выход их из клеток и гибель последних (так как каждая частица забирает с собой часть клеточной мембраны клетки, вирусы попросту разрывают клетку).

Рисунок 3. Строение ВИЧ. Белки gp120 и gp41 участвуют в рецепции вируса клеткой и проникновении вирусной частицы внутрь. Липидная оболочка захватывается от клетки хозяина вместе с частью мембранных белков. Белки матрикса синтезируются в клетке после встраивания кДНК в геном в момент наработки клеточных белков для деления. Протеаза, возможно, необходима для разрезания противоапоптотического фактора Bcl-2 [9]. Ферменты обратная транскриптаза и интеграза создают кДНК на матрице РНК и встраивают кДНК в геном Т-хелпера соответственно. Tat — белок, вовлеченный в индукцию апоптоза. Нуклеокапсид — комплекс из РНК и белков вируса, представляющий собой компактную упакованную форму генома. Капсид — белковая оболочка, защищающая содержимое от воздействия внешних условий.

Как иммунитет бактерий правит геномы

Система редактирования геномов CRISPR/Cas известна уже довольно давно (впервые локус описал в 1987 году Есизуми Исино из университета Осаки), но только недавно (в 2005 году) ученые поняли ее истинное предназначение [11], [12].

Как вы уже поняли, система состоит из двух компонентов: CRISPR-локуса (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats или сгруппированные и регулярно разделенные короткие палиндромные повторы) и белков Cas, которые, являются нуклеотид-специфичными эндонуклеазами (а название получили за работу в команде с CRISPR — Crispr associated).

Помимо CRISPR-локуса и блока генов Cas в ДНК бактерии (не обязательно в нуклеоиде [12]) находится ген tracrРНК (transactivated crispr RNA), частично комплементарной палиндромам.

Для формирования специфичной устойчивости к вирусу бактерия, как и человек, должна встретиться с ним дважды.

Первый раз после внедрения вирусной ДНК в клетку происходит разрезание ДНК белками Cas1 и Cas2 на протоспейсеры и встраивание их в начало CRISPR-локуса. Cas1 и Cas2 формируют при этом комплекс, причем Cas2 играет только структурную роль, удерживая ДНК, тогда как Cas1 встраивает ее. Каждый протоспейсер вставляется в CRISPR-локус так, чтобы от другого (уже имеющегося) спейсера его отделял палиндром.

Соответственно, после транскрипции ДНК всего комплекса образуются три продукта (рис. 4):

tracrРНК;
РНК белка Cas (наиболее изученным является Cas9, поэтому далее повествование пойдет о нем), далее транслирующаяся;
pre-crРНК (poly-spacer precursor crRNA или многоспейсерный предшественник crРНК), которая представляет собой транскрипт спейсеров, разделенных образовавшимися из палиндромов шпильками или петлями.

Рисунок 4. Строение CRISPR-локуса и результат транскрипции. leader — лидерная последовательность, отвечающая за начало транскрипции, со стороны которой вставляется новый спейсер. repeat — палиндромный повтор, который после транскрипции превращается в шпильку или петлю.

Второй этап — образование комплекса pre-crРНК/Cas9/РНКаза III. Очевидно, что вся длинная pre-crРНК не может участвовать в опознавании инвазивной ДНК, так как, во-первых, очень длинна, что конформационно неудобно, а во-вторых, при сравнении спейсеров РНК с протоспейсерами инвазивной ДНК длинный транскрипт начнет путаться и в итоге образует клубок, непригодный для дальнейшей работы. Самое логичное — разделить длинную последовательность на короткие участки, которые могли бы проверятся на соответствие инвазивной ДНК белком Cas9. И тащить за собой не надо, и не запутается.

С помощью фермента РНКазы III и при участии tracrРНК pre-crРНК разделяется по границам повторов так, что в белково-нуклеиновый комплекс входят один спейсер и один повтор, комплементарно связанный с tracrРНК (рис. 5) [13]. Повтор полностью теряет свою вторичную структуру, tracrРНК же оставляет несколько шпилек (обычно три).

Рисунок 5. Белково-нуклеиновый комплекс после созревания транскрипта. crРНК состоит из спейсера (слева) и повтора, соединенного с частью tracrРНК (справа). Три петли на tracrРНК нужны для удержания ее эндонуклеазой Cas9.

комплементарность спейсера комплекса Cas9/crРНК/tracrРНК протоспейсеру инвазивной (например, вирусной) ДНК;
наличие в геноме вируса около протоспейсера последовательности из трех нуклеотидов — РАМ (Protospacer Adjacent Motif, прилежащий к протоспейсеру мотив).

Таким образом клетка страхуется от уничтожения своей ДНК. Но даже просто разрезанная в одном месте вирусная ДНК может представлять опасность, поэтому завершает инактивацию негомологическое сращивание концов (non-homologous end joining, NHEJ). При этом происходит инсерция/делеция одного или нескольких нуклеотидов, что приводит к потере инфекционности.

Рисунок 6. Полная схема механизма работы CRISPR/Cas9 системы. а — Транскрипция CRISPR локуса с образованием pre-crРНК. б, в — Разрезание РНК РНКазой III и образование комплексов Cas9/tracrРНК/crРНК. г — Вторичное проникновение в клетку чужеродной ДНК. д — Соединение комплекса с инвазивной ДНК. е — Образование двухнитевого разрыва в протоспейсере.

А где же тут редактирование геномов? А вот где:

во-первых, таким образом можно просто нокаутировать целевой ген и добиться прекращения экспрессии того или иного белка;
во-вторых, после создания двухцепочечного разрыва в образовавшуюся брешь можно вставить нужный нам ген и заставить организм синтезировать нужный нам белок.

Рисунок 7. Сравнение искусственной (а) и естественной (б) систем CRISPR/Cas9. Отличие состоит лишь в том, что искусственная РНК едина, а природная — состоит из двух частей, гены которых разделены.

Битва века

Однако вернемся к теме этой статьи.

Так как система редактирования геномов может помочь в избавлении от ВИЧ? Очень просто: вирус можно вырезать! Нацелив Cas9, путем создания sgРНК с последовательностью, комплементарной вирусной кДНК.

Некоторое время назад группа ученых из немецкого Института экспериментальной вирусологии и иммунологии уже пыталась использовать инструмент редактирования геномов для удаления ВИЧ из культуры HeLa [15]. Они модифицировали Cre-рекомбиназу методом направленной эволюции и один из полученных вариантов использовали для удаления вируса путем контролируемой рекомбинации [16]. Однако надо учитывать, что между Т-хелперами и опухолевой HeLa есть немало различий, к тому же, авторы не предлагают вариантов доставки или экспрессии гена Tre-рекомбиназы (усовершенствованный вариант фермента Cre).

С другой стороны, группа американских исследователей опубликовала в марте этого года статью [17], где подробно описывались метод доставки и механизм удаления вируса. Ученые ставили перед собой задачу не только полностью избавить клеточную культуру Т-хелперов от вируса, но и проверить отсутствие цитотоксического действия самой CRISPR/Cas9 системы. Единственный недостаток этого геномного инструмента в том, что из-за сравнительно небольшой длины спейсера, даже при наличии страхующего элемента PAM, в больших геномах могут быть найдены нецелевые сайты, подверженные разрезанию (off-target sites). Именно поэтому исследователи уделяли данной проблеме немало внимания.

Работа проводилась с использованием штамма ВИЧ-1 и клеточной линии Т-хелперов 2D10, зараженной вирусом в покоящейся стадии. Доставка и экспрессия sgРНК/Cas9 осуществлялась с помощью лентивирусного вектора.

Для оценки того, вырезался ли вирус из двух мест встраивания (1-я и 16-я хромосомы), было проведено полногеномное секвенирование. Оно показало, что в клетках, где экспрессировались и гены Cas9, и sgРНК, провирусная ДНК отсутствует.

Был проведен анализ того, могут ли гены, куда встроился провирус (RSBN1 и MSRB1), и близлежащие гены нормально транскрибироваться после его вырезания. Ученые показали, что как RSBN1, так и MSRB1 нормально экспрессируются. Соседние гены также не претерпели изменений.

С помощью биоинформатических методов и анализа баз данных было показано, что sgРНК/Cas9 не проявляет активности по отношению к нецелевым сайтам.

Таким образом, можно с уверенностью сказать, что группа Камински впервые успешно удалила ВИЧ из культуры зараженных Т-хелперов. Данное достижение приблизило человечество к победе на ВИЧ. Да, это только культура клеток. Да, до внедрения данной техники в медицину пройдут годы, а может и десятки лет, но данная работа является уникальной в своем роде, ибо ученые не только бросили вызов одному из страшнейших заболеваний на планете, но и смогли победить его — пусть даже масштаб сражения пока невелик.

Перспективы применения данной технологии очевидны: введя пациенту вектор, содержащий гены Cas9 и sgРНК, мы добьемся их экспрессии и полного удаления вируса из клеток. Современная терапия, направленная против ретровирусов, являющаяся основным средством борьбы с ВИЧ, не удаляет вирус из клеток, так как провирус остается встроенным в ДНК хозяина. В свою очередь, данный подход не оставляет вирусу шансов укрыться.

Клиника является первым частным медицинским учреждением России и единственным в Москве и области, успешно прошедшим процедуру сертификации Росздравнадзора (Сертификат №0023/01КБМД от 10.10.2019 г.).

ВИЧ и СПИД – отличия, длительность развития, прогнозы

СПИД – это конечная стадия ВИЧ, которая характеризуется сильно сниженным иммунитетом. Важно не путать два этих понятия. С момента инфицирования ВИЧ болезнь до стадии СПИДа без лечения может развиваться в течение 9-11 лет (в среднем). При постановке диагноза СПИД без лечения продолжительность жизни короткая – в среднем до 19 месяцев.

Если вовремя начать лечение, то на стадии ВИЧ можно прожить очень долгую жизнь – продолжительность жизни таких пациентов благодаря современному лечению составляет 20-50 лет. И хоть при стадии СПИД ситуация гораздо сложнее, но многие пациенты при должном лечении и крепком организме могут прожить более 10 лет.

Очевидно, что прием терапии – важнейший фактор для лечения ВИЧ и полноценной долгой жизни. Более того, именно лечение позволяет значительно снизить вирусную нагрузку и сделать зараженного человека неопасным для партнера, а также членов семьи.

Пути передачи ВИЧ

Основные пути заражения ВИЧ:

незащищенный секс с зараженным человеком (самый распространенный путь передачи ВИЧ). Заразиться можно как после однократного контакта, так и после нескольких;
использование иглы для введения наркотиков после зараженного человека. Либо другие варианты ситуаций, при которых происходит контакт крови здорового человека с кровью зараженного;
передача от матери к плоду во время родов или от матери ребенку во время вскармливания. Важная ремарка: если женщина лечится и находится под контролем врачей, у нее есть все шансы родить здорового малыша;
переливание инфицированной крови. В современных клиниках и больницах это уже исключено, поскольку все материалы проходят очень серьезную проверку.

Также выделяют так называемые группы риска – это люди, которые больше других подвержены заражению ВИЧ:

люди, ведущие беспорядочную половую жизнь;
гомосексуалисты;
наркоманы, которые колют инъекции;
люди с партнером, зараженным вирусом.

Такие люди должны постоянно сдавать анализ. В ряде случаев им рекомендованы профилактические препараты (только по рекомендации врача).

Говоря о том, как можно заразиться ВИЧ, следует уточнить, в каких случаях это невозможно:

во время бытовых контактов;
при использовании посуды инфицированного;
при укусе насекомого;
при поцелуе.

Контакт с ВИЧ-зараженным на бытовом уровне (в семье, на работе, в другом формате общения) абсолютно безопасен и не несет никакой угрозы для окружающих.

Основные стадии заболевания

Стадии ВИЧ делятся на следующие:

инкубационная. Это стадия, на которой происходит заражение и последующее размножение вируса в крови. Она длится до шести недель, иногда меньше. Даже будучи зараженным, на этом этапе человек не увидит явных признаков, а анализ крови не покажет, что в крови есть антитела;
первичная. Здесь уже могут появиться первые признаки инфекции. Длится вторая стадия в течение 3 недель – в это время появляются антитела, вирус определяется лабораторно;
субклиническая. Появляется первый признак болезни – увеличенные лимфоузлы. Ппациент чувствует себя полностью здоровым, на самочувствие не жалуется;
появление вторичных заболеваний. Иммунитет начинает давать сбои, из-за чего проявляются самые разные болезни: от частых простуд и кандидоза до пневмоний, туберкулеза;
терминальная. Стадия предполагает истощение (довольно быстрое и прогрессирующее), а также последующую смерть больного.

Стадии не имеют единственно верных временных рамок – они могут отличаться у разных людей. Например, часто ВИЧ-инфицированные годами чувствуют себя хорошо или не обращают внимание на небольшие признаки. Болезнь обнаруживается только на стадии сильного ухудшениям самочувствия или благодаря случайным анализам.

Симптомы ВИЧ

Выяснив, как передается ВИЧ, нужно разобраться с симптомами. Проблема в том, что эти симптомы проявляются на ранней стадии, затем пропадают и долгое время больше не беспокоят человека – буквально годами. А еще они очень похожи на проявления других болезней, что может вводить в заблуждение.

Так, на первом этапе, когда вирус себя проявил, человек может чувствовать:

боль в горле, повышение температуры;
болезненность кожи, суставов, костей4
озноб, лихорадку.

Одновременно с этим увеличиваются шейные лимфоузлы, могут проявиться разные высыпания. Все это часто принимается за признаки ОРВИ или других подобных болезней.

Новые симптомы ВИЧ возвращаются через несколько лет спокойной и здоровой жизни. К ним относятся:

сильная усталость, быстрая утомляемость;
увеличение лимфоузлов – не только шейных, а уже нескольких групп;
снижение веса. Обычно оно выглядит беспричинным, человек не понимает, в чем дело;
лихорадка, озноб, потливость (преимущественно ночная);
проблемы с ЖКТ – обычно проявляются жидким стулом без видимых на то причин.

На этом этапе, как правило, и обнаруживается заболевание – потому что пациент обращается к врачу, а специалист назначает дополнительное обследование.

Как диагностируют ВИЧ в Москве

Для диагностики вируса есть два теста: предварительный ИФА и максимально точный иммуноблот. Точность ИФА составляет около 90%. Его рекомендуют проводить через 3-6 месяцев после контакта с вирусом, тогда он дает максимальную точность. Обычный тест ИФА основан на анализе крови, есть также экспресс-тесты, которые помогают получить информацию на основе мочи или слюны. Такие тексты покупают исключительно в аптеке (ни в коем случае не в интернете!), поскольку необходимо использовать официально утвержденные изделия.

Важно: тест не показывает, как передается ВИЧ в конкретной ситуации – то есть определить путь заражения можно только путем анализа собственных действий.

Лечение ВИЧ

Лечение сводится к назначению антиретровирусной терапии. Пациенту составляют схему приема препаратов – и ее нужно соблюдать максимально точно, не отклоняясь от программы. В противном случае вирус может выработать устойчивость к лечению и не поддаваться дальнейшему подавлению.

Показателями качественного лечения являются снижение вирусной нагрузки, а также увеличение в крови клеток CD4+, которое говорит об активности иммунитета.

Лекарства для лечения выдаются в медицинских учреждениях, пациенты ставятся на учет и получают препараты бесплатно, в установленном порядке. Информация о заболевании является конфиденциальной – она не направляется на работу, место учебы или в другие места. Пациент имеет право оставить ее втайне (если это не предусмотрено отдельными рабочими договорами).

При соблюдении правил приема терапии вирус в крови постепенно снижается, со временем пациент становится полностью безопасным для своего полового партнера и не способен никого заразить.

Профилактика ВИЧ-инфекции

Первое и главное правило – регулярно проверяться на ВИЧ даже в том случае, если вы не имели подозрительных контактов. Рекомендуется обследоваться раз в полгода – тем более для этого есть удобные экспресс-тесты.

Внимательно нужно относиться и к выбору партнеров. Не стоит верить на слово человеку, который говорит, что он точно не болеет – лучше попросить результаты исследования и самостоятельно убедиться, что ему можно доверять. Но помните, что в течение полугода даже зараженная кровь может не давать положительных результатов.

Профилактика ВИЧ заключается в следующих моментах:

защищенный секс с непостоянными половыми партнерами, а также постоянными, если нет уверенности в том, что партнер не болен или хранит верность;
исключение из жизни наркотиков, беспорядочных половых связей;
соблюдение общей гигиены. Не стоит делиться бритвой, зубной щеткой, кусачками для ногтей и другими предметами, которые могут контактировать с маленькими ранками.

Главная профилактика заключается в том, чтобы знать об инфекции и всегда помнить об опасности заражения.

Как быстро вич разрушает иммунитет

Эпидемиология ВИЧ

Путь передачи и группы риска

Течение ВИЧ-инфекции

Синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД)

Автор

Редакторы

Иммунная система

Жизненный цикл ВИЧ

Способы уничтожения иммунной системы

Пути заражения ВИЧ

Заключение

Автор

Редактор

Врага нужно знать в лицо

Об иммунитете, апоптозе и вообще.

Как иммунитет бактерий правит геномы

Битва века

ВИЧ и СПИД – отличия, длительность развития, прогнозы

Пути передачи ВИЧ

Основные стадии заболевания

Симптомы ВИЧ

Как диагностируют ВИЧ в Москве

Лечение ВИЧ

Профилактика ВИЧ-инфекции

Популярные вопросы-ответы про ВИЧ

Как проявляется ВИЧ у мужчин и женщин?

Лечится ли ВИЧ?

ВИЧ – это болезнь наркоманов и людей с беспорядочным образом жизни?

Кто такие ВИЧ-диссиденты?