Лабораторные исследования ВИЧ-инфекции

5 фактов об изучении вируса иммунодефицита человека в контролируемых условиях

Одна из самых актуальных проблем современной медицины - это борьба с ВИЧ. Эпидемия этой инфекции, которая ведет к болезни под названием СПИД, захватила практически все страны, весь мир. На сегодняшний день самые разнообразные попытки хотя бы ограничить эту эпидемию, прекратить ее распространение путем создания вакцин и последующей вакцинации населения, а также других мер, в общем, успехом не увенчались.

Когда последняя из вакцин провалилась, было принято консенсусное решение в научном сообществе, что мы недостаточно знаем фундаментальные механизмы ВИЧ-инфекции, и это является самым главным: чтобы бороться с инфекцией, нужно для начала понять фундаментальный механизм инфекции и на основе этого разработать превентивные меры. Поэтому мои коллеги и я занимаемся именно фундаментальными проблемами ВИЧ-инфекции. Почему этот вирус так успешен с его точки зрения? Почему, справившись со многими другими вирусами, этот вирус остается пока непобедимым?

1. Стратегия ВИЧ-инфекции

Лабораторные исследования ВИЧ-инфекцииБиолог Леонид Марголис о разработке вакцин против СПИДа, герпес-вирусе и возможном механизме защиты от передачи инфекции

Основная причина в выборе очень удачной с точки зрения вируса, конечно, стратегии. Во-первых, в отличие от других вирусов, он заражает именно те клетки, которые призваны бороться с инфекцией. Во-вторых, он выбрал удачный половой путь размножения - это преимущественный способ размножения вируса. Важно, что он заражает не просто иммунные клетки, которые призваны с ним бороться, но и клетки активированные. То есть когда другой вирус заражает организм, то клетки иммунной системы активируются и уничтожают вирус или клетки, зараженные вирусом. Однако ВИЧ атакует активированные клетки, то есть именно те, которые призваны его уничтожать, - в этом его преимущество.

Долгое время казалось, что болезнь течет следующим образом: вирус заражает человека, есть некие легкие симптомы, а потом он исчезает, и происходит многомесячная, иногда даже многолетняя латентная фаза. Но потом оказалось, что это не так. Понятие латентной фазы появилось потому, что основывались на анализе крови заболевших пациентов. Оказалось, что во время этой фазы вирус действительно из крови исчезает, но он продолжает размножаться и разрушать лимфоидную ткань, лимфатические узлы, которые являются центрами возникновения иммунного ответа на инфекцию.

2. Изучение в контролируемых условиях

Когда это выяснилось, стало понятно, что необходимо изучать, как эти вирусы размножаются не просто в суспензии в лаборатории или в крови у больного, а именно в ткани. Поэтому группа, которой я руковожу, мои коллеги и я создали такую лабораторную систему, которая позволяет изучать в контролируемых условиях размножение и патогенез этого вируса в лимфатических тканях. По разным и техническим, и этическим соображениям практически невозможно изучать, как размножается вирус в ткани больного человека. Анализ крови можно взять без всяких последствий, но в ткань проникнуть трудно и во многих случаях невозможно.

Из истории медицины следует, что механизмы большинства болезней человека стали понятны, когда были созданы либо животные, либо другие лабораторные модели для их изучения, потому что для науки нужно контролировать все условия для изучения любого процесса. В человеке это, конечно, невозможно. Животной модели ВИЧ-инфекции практически нет, хотя есть похожий вирус, который заражает обезьян, но, в отличие от многих других вирусов, ВИЧ заражает человека, и только человека.

ВИЧ "придумал" хитрую стратегию: он заражает клетки, и они начинают выделять специальные вещества - цитокины, которые активируют соседние клетки.

Мы создали такую систему, которая состоит из кусочков лимфатической ткани. Для ее создания можно брать оперативный материал, например, после тонзиллэктомии или аденэктомии, когда вырезают гланды или аденоиды. В основном вырезают гланды у детей по показаниям частых простуд. Мы берем эти кусочки, знаем, как их культивировать в лабораторных условиях в течение двух-трех недель, искусственно заражаем их ВИЧ и смотрим, как происходит патогенез. На этом пути мы получили довольно интересные данные.

3. Применение лабораторной модели

Также эта система используется для тестирования различных противовирусных препаратов, потому что исследования заражения ВИЧ очень дороги. Любые клинические испытания требуют многолетней подготовки, поскольку лекарство проходит разные стадии испытания, прежде чем будет введено даже здоровым добровольцам для проверки токсичности. Наша система позволяет без всяких проблем, связанных с этикой, с разрешениями, посмотреть в доклинических испытаниях, как это лекарство действует на вирус.

Кроме того, такая система очень полезна и дает много информации о заражении вирусом, трансмиссии, как говорят специалисты, то есть как вирус передается от зараженного человека к здоровому, например от мужчины к женщине. У нас есть система, которая позволяет культивировать, например, шейку матки, где происходит заражение при передаче вируса от мужчины к женщине половым путем.

4. Коинфекция ВИЧ и герпеса

Мы получили много интересных результатов, в частности, о процессе заражения вирусом. ВИЧ заражает активированные иммунные клетки, некоторые из них переходят в это состояние при заражении вирусом, но могут активироваться и заражением другим вирусом. Именно поэтому другие патогены, даже не столь страшные, как ВИЧ, например герпес-вирусы для здорового человека, не представляющие опасности, активируют клетки иммунной системы, тем самым создавая новые мишени для ВИЧ-инфекции.

5. Поражение системы контроля иммунного ответа

FAQ: Устойчивость к СПИДу6 фактов о генетической мутации, которая защищает людей от заражения ВИЧ-инфекцией

ВИЧ "придумал" хитрую стратегию: он заражает клетки, и они начинают выделять специальные вещества - цитокины, которые активируют соседние клетки. Следовательно, соседняя клетка, которая до этого была в покое и поэтому не могла заразиться ВИЧ, становится мишенью для вируса. Таким образом ВИЧ подготавливает почву для заражения самим собой и распространяется в ткани. Кроме того, и ВИЧ-инфекция, и инфекция сопутствующих вирусов, активируя клетки, вызывают продукцию так называемых интерлейкинов. Интерлейкины - это растворимые вещества, которые выделяются одними клетками, поглощаются другими в процессе нормального иммунного ответа. Это очень сложная "вырожденная" система, в ней одни интерлейкины могут заменяться другими, и они регулируют нормальный иммунный ответ. Эта сложная системы интерлейкинов сильно меняется под действием ВИЧ-инфекции как у заболевшего человека, так и у хронически больного.

Мы обнаружили, например, что в семенной жидкости зараженных ВИЧ мужчин повышен один странный цитокин, который называется интерлейкин-7. Почему он там повышен - неизвестно.

Зная характер этого вируса, можно думать, что он ничто не делает зря. Скорее всего, вся цитокиновая система заболевшего человека меняется вирусом в свою пользу, в противном случае эволюция не дала бы ему быть таким успешным. Возможно, отбираются более патогенные вирусы, чем если бы это было без интерлейкина. Оказалось, что этот интерлейкин способствует передаче вируса и заражению ткани шейки матки.

Источник