Jak na spící HIV
18. 3. 2011
Vývoji nové strategie, která by mohla vést k šetrnější a racionálnější léčbě lidí nakažených virem HIV, se v současné době věnuje tým Dr. Jiřího Hejnara z Ústavu molekulární genetiky Akademie věd. Jedná se ale nejen o novou strategii léčby AIDS, ale především o základní výzkum retrovirů. Vysvětlíme, co znamená pojem spící vir HIV a proč se jej vědci snaží probudit.
Poprvé byla tato nemoc zaznamenána v roce 1981, a to ve Spojených státech u homosexuálních pacientů. Od té doby na AIDS – neboli syndrom získaného selhání imunity – zemřelo přes 33 miliónů mužů, žen i dětí. Zpočátku se AIDS považoval za vzácnou nemoc vyskytující se jen u některých rizikových skupin, jako jsou homosexuálové a narkomani. Proto se také stal ukázkou sklonu k diskriminaci v naší současné civilizaci. Koncem 80. let byl ve Spojených státech schválen zákon, podle kterého lidé nakažení virem HIV nesměli na území USA vstoupit. Tento zákon platil až do roku 2009.
Šíření AIDS ale časem vedlo k zahájení jedné z největších zdravotnických kampaní pro jeho prevenci. Organizace Spojených národů pro AIDS zveřejňuje každým rokem data o epidemii AIDS a o jejím šíření. Na mapě jsou označeny v procentech změny výskytu HIV pozitivních a růst či stabilizace tohoto onemocnění na různých světadílech.
V Ústavu molekulární genetiky Akademie věd se tým doktora Jiřího Hejnara věnuje výzkumu retrovirů a obzvláště tomu, jakými mechanismy způsobují nemoci u zvířat i u lidí.
RNDr. Jiří Hejnar, CSc., Ústav molekulární genetiky AV ČR: V poslední době jsme se mimo jiné zaměřili také na virus HIV, který způsobuje onemocnění AIDS. A specificky nás zajímají otázky, jakým způsobem dokáže dlouhodobě existovat v infikované buňce v inaktivním stavu, to má velmi důležité důsledky pro léčbu onemocnění AIDS.
Na výzkumu, který začal po roce 2000, se podílejí také vědci z laboratoří doktora Ivana Hirche z Marseille a některé laboratoře ve Spojených státech a v Belgii. Virus HIV patří do čeledi retrovirů, které jsou mezi ostatními viry jedinečné. Běžně je totiž genetická informace v organizmech uložena ve formě DNA. Informace z DNA se pak přepisuje do ribonukleové kyseliny, neboli RNA, která slouží v buňce pro výrobu bílkovin.
RNDr. Jiří Hejnar, CSc., Ústav molekulární genetiky AV ČR: U retrovirů je to tak, že jejich genetická informace je uložena v infekční virové částici ve formě RNA. Ta je v průběhu životního cyklu zkopírována do formy dvouřetězcové DNA a tato DNA je začleněna do genetické informace, do chromozomů hostitelské buňky, a přetrvává zde ve formě takzvaného proviru, to znamená úseku virové DNA začleněné do hostitelského chromozomu. A přetrvává zde libovolně dlouho po celou dobu života infikované buňky.
Poté může být přepisován ve formě RNA, ze které jsou syntetizovány virové bílkoviny, z nichž se sestavují nové virové částice, jež mohou napadnout sousední buňky. Tak se virus šíří a množí v našem těle.
Retrovirus HIV byl poprvé popsán v roce 1983. Přestože existuje mnoho konspiračních teorií o umělém původu HIV, vědci dnes vědí, že byl na člověka přenesen ze šimpanzů. Vědí také, v jaké době a v které části Afriky se to stalo. Jejich poznatky vycházejí ze sekvencí nukleových kyselin, ve kterých lze vypozorovat unikátní mutace, které jsou společné viru HIV u lidí a viru SIV u šimpanzů. Existují však i další opičí viry, které se přenášejí na člověka a teoreticky by se mu mohly přizpůsobit.
V současnosti již existují virostatika, tedy účinné léky, které z velké části vyšly z výzkumu českého profesora Antonína Holého. Virus HIV totiž infikuje v našem těle pouze specializované buňky imunitního systému, které mají roli koordinátorů. Pokud tyto buňky virus HIV z imunitního systému odstraní, vzniká syndrom získaného selhání imunity. Virostatika ale funkce retrovirových bílkovin zablokují, takže se virus nemůže v buňce množit a nemůže tak napadat ostatní buňky. Pacienti infikovaní virem HIV mohou s virostatiky přežívat po mnoho let, aniž by se u nich rozvinul AIDS.
RNDr. Jiří Hejnar, CSc., Ústav molekulární genetiky AV ČR: Virus HIV navíc je schopen utlumit svojí aktivitu a přežívat v latentním inaktivním stavu, ve kterém neprodukuje žádné své bílkoviny, neprodukuje žádné dceřiné infekční částice. Kdyby ovšem pacient přestal brát virostatika, velmi rychle se tento latentní virus oživí a koncentrace infekčních virových částic v krvi pacienta se obnoví na původní úrovni.
Proto jsou pacienti infikovaní virem odkázáni na celoživotní antivirovou terapii, která má bohužel závažné vedlejší účinky. Vědci z Ústavu molekulární genetiky Akademie věd publikovali v roce 2009 výsledky svého výzkumu. Zjistili totiž, co způsobuje latenci čili neaktivitu viru HIV.
DNA má podobu dlouhých tenkých molekul ve tvaru dvojité šroubovice. Dvě vlákna DNA se kolem sebe ovíjejí a jsou spojena bázemi typu – adenin, guanin, thymin a cytosin. Každý gen se pak skládá z určitých posloupností těchto bází. Každý gen má také svoje regulační úseky. Tyto úseky vyhledávají regulační faktory, které pak způsobují to, zda je daný gen aktivní či není. Pokud se na cytosinovou bázi DNA naváže methylová skupina, dochází k inaktivaci, neboli vypnutí genu. Regulační faktory se pak na daný úsek DNA nemohou vázat a nemohou tedy spustit produkci genu. Pokud je methylován právě úsek genu, kam se začlenil virus HIV, stává se virus neaktivní a přechází do latentního, spícího stavu.
Tuto latenci mohou ale způsobit i histony – bílkovinné útvary, kolem kterých se dvojitá šroubovice DNA obtáčí. Na konce histonů se mohou navázat různé chemické skupiny, takže se pozmění a uvedou v nečinnost.
Naši vědci ale také hledali způsob, jak spící virus HIV znovu aktivovat. Samotné methylaci se zabránit nedá, protože k ní dochází během prvních týdnů po infekci, kdy pacienti o nákaze ještě většinou ani neví. Vědci se tedy snaží uvést spící virus do stavu aktivního, aby ho virostatika mohla zničit.
Na aktivaci však nestačí jediná látka. Proto vědci našli přípravky, kteréblokují modifikacihistonů, a pak také molekuly, kteréblokují methylaci genů. Tuto směs pak přidávali do tkáňových kultur, a když byl virus aktivní, buňky začaly zeleně svítit. Navíc ještě přidali prostředky, které umějíaktivovat buňky. Spící viry se totiž někdy nachází i v nečinných buňkách.
V tomto přístroji umějí vědci určit, kolik viru HIV je v kterém vzorku. Kombinace látek, na kterou přišli, je možností, jak zlikvidovat ten virus HIV, který se dosud schovával v buňkách pacienta. Zřejmě ho nevymýtí všechen, ale ten, který zůstane neaktivní, se sám probudí už jen s velmi malou pravděpodobností.
Přidání těchto nových látek k dosavadní léčbě by mohlo znamenat, že pacient bude moci virostatika na určitou dobu vysadit a omezit jejich nežádoucí vedlejší účinky. Nyní probíhá testování těchto látek také ve Spojených státech. U nás se odebírají vzorky od pacientů, na kterých vědci pozorují, jak se mění methylace DNA v průběhu léčby pomocí virostatik.
Kateřina Trejbalová, Ph.D., Ústav molekulární genetiky AV ČR: A nás zajímá, jak během toho času, kdy užívají ta virostatika, jak se mění methylace DNA toho viru. Jestli, tedy, jestli roste. Předpokládáme, že by se to mělo v určitém čase zvýšit a že potom by to byl závažný důvod pro použití těchto látek proti methylaci.
Dnes už veřejnost nemoc AIDS nevnímá jako záležitost okrajové skupiny společnosti. Týká se všech lidí, kteří mají jednoho či více sexuálních partnerů bez ohledu na orientaci. Přes snahy vědců však zůstává pandemie AIDS jedním z největších problémů rozvojových zemí. Ze čtyřiceti miliónů nakažených lidí jich tři čtvrtiny žijí v subsaharské Africe. V Evropě tato nemoc nejvíce postihuje země bývalého Sovětského svazu. Imigrací se pak tato pandemie šíří do Evropy.
Autor: Kateřina Borecká