Очистили клетки от вич
Содержание статьи
Открыт белок, способный очистить клетки человека от «спящего» ВИЧ
ТАСС, 4 февраля. Биологи из США выяснили, что один из белков врожденной иммунной системы CARD8 способен распознавать следы присутствия одного из ключевых белков ВИЧ внутри клеток и оповещать об этом остальной организм. Это позволяет использовать его для очистки тела от «спящего» ВИЧ, сообщила в четверг пресс-служба Университета Вашингтона в Сент-Луисе (WUSTL) со ссылкой на статью в журнале Science.
«Обнаружение белка CARD8 открыло возможность использования его для уничтожения всех «спящих» копий ВИЧ в организме пациента вне зависимости от того, насколько сильно мутировал вирус, атакуя ту его часть, которая является одинаковой для всех его версий. Подобная терапия радикально улучшит жизнь даже тех пациентов, в чьем организме ВИЧ остается подавленным благодаря антиретровирусной терапии», — заявил Шань Лян, доцент WUSTL, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
ВИЧ проникает в иммунные клетки человека, используя белки, которыми покрыта его оболочка. Структура этих молекул, а также связанных с ними нитей сахаров быстро меняется по мере размножения вируса, что вынуждает иммунитет постоянно вырабатывать новые наборы антител. В конечном итоге в этой гонке почти всегда побеждает вирус, если пациент не принимает антиретровирусных лекарств.
В свою очередь их прием ведет к тому, что вирус переходит в своеобразную спячку, не формирует новых вирусных частиц и не проявляет себя в жизни клетки. Это позволяет ему избегать внимания иммунитета и быстро восстанавливать прежние масштабы инфекции после того, как прием лекарств прекращается. Ученые уже два десятилетия пытаются создать способы уничтожения всех следов «спящего» вируса или зараженных им клеток, но пока существенных успехов достичь не удалось.
Шань Лян и его коллеги сделали большой шаг к решению этой задачи, изучая реакцию врожденной иммунной системы клеток на проникновение и размножение частиц ВИЧ внутри них.
Помощь врожденного иммунитета
В частности, их интересовало то, взаимодействуют ли какие-то белки или молекулы РНК, производимые клеткой, с различными компонентами вирусных частиц, из которых собираются новые копии ВИЧ во время активной фазы инфекции. Подобным образом клетки защищают организм от дальнейшего распространения бактериальных инфекций, начиная вырабатывать сигналы опасности при появлении токсинов микробов внутри них, что привлекает внимание иммунитета.
Оказалось, что подобную роль в случае с вирусом иммунодефицита может исполнять белок CARD8, распознающий молекулы ВИЧ-протеазы — белка, играющего ключевую роль в сборке новых вирусных частиц. Этот фермент разрезает на части заготовки белков вируса, из которых формируются его оболочка, и его вывод из строя лишает ВИЧ способности заражать другие клетки.
Как обнаружили Шань Лян и его коллеги, CARD8 похож по устройству на некоторые компоненты вируса, что заставляет ВИЧ-протеазу захватывать и разрезать его. Это запускает цепочку реакций, которая одновременно заставляет клетку самоуничтожиться и выработать большое количество сигнальных молекул, привлекающих внимание иммунных телец, специализирующихся на уничтожении зараженных клеток.
Проблема заключается в том, что для этого необходимо вывести вирус из «спящего режима», так как в противном случае ВИЧ-протеаза находится в неактивной форме и не взаимодействует с CARD8. Этого, как выяснили ученые, можно добиться, если обработать зараженные клетки большими дозами эфавиренца, одного из первых лекарств от ВИЧ, которое сейчас почти не применяется в клинической практике.
«Мы намерены найти или создать вещества, которые бы еще лучше справлялись с этой задачей, чем эфавиренц или другие препараты, блокирующие работу обратной транскриптазы ВИЧ. Данные, которые мы собрали в рамках этого исследования, помогут нам создать препараты, способные полностью очистить организм больных от вируса», — подытожил Шань Лян.
Источник
CRISPR и антиретровирусные препараты полностью очистили мышиный организм от ВИЧ
Howard E. Gendelman et al. / Nature Communications, 2019
Исследователи полностью освободили от генетического материала вируса иммунодефицита человека первого типа (ВИЧ-1) мышей c инфицированными человеческими Т-лимфоцитами. Это сделали с помощью системы CRISPR и антиретровирусной терапии (АРТ) с медленным высвобождением, при этом отдельно друг от друга методы не дали такого же эффекта. Результаты работы изложены в статье в журнале Nature Communications.
ВИЧ проникает в Т-лимфоциты человека и обитает в них, таким образом разрушая иммунную систему изнутри. 30 лет назад заражение этим вирусом неизбежно приводило к развитию синдрома приобретенного иммунодефицита (СПИД) и к смерти через 10-15 лет после инфицирования. Сейчас существуют антиретровирусные препараты, их регулярный прием сдерживает рост числа вирусных частиц и позволяет ВИЧ-положительным людям жить до старости без развития СПИДа. Однако пока нет способов полностью очистить организм пациента от вируса. Лишь единицы избавились от ВИЧ за счет пересадки донорских клеток красного костного мозга, и все равно нет гарантии, что в их Т-лимфоцитах не осталось ДНК вируса.
Разработка методов полного устранения вируса иммунодефицита из организма продолжается и одно из перспективных направлений — редактирование ДНК с помощью системы CRISPR-Cas. В теории этот инструмент бактериального иммунитета мог бы вырезать гены ВИЧ-1 из ДНК клетки-хозяина. На практике метод еще не применяли к людям, но уже опробовали на грызунах. Однако в том исследовании авторы проверяли не эффективность удаления вирусной ДНК из Т-лимфоцитов, а лишь активность ВИЧ у тех мышей, которым редактировали геном. В новой работе ученые оценили именно наличие генного материала ВИЧ в лимфоцитах и других типах клеток инфицированных грызунов после проведенного лечения.
Вирус иммунодефицита человека не поражает мышей, поэтому, чтобы смоделировать ВИЧ-инфекцию у животных, ученые ввели им CD34+ гемопоэтические стволовые клетки человека. Когда гистологический анализ показал, что из них развились Т-лимфоциты, провели внутрибрюшинную инъекцию ВИЧ-1. Через две недели после инфицирования мышам начинали давать антиретровирусные препараты в наночастицах с липидной оболочкой. Такая оболочка увеличивала время высвобождения лекарств и позволяла реже принимать АРТ. Эту разновидность назвали LASER ART — long-acting slow-effective release antiviral therapy, противовирусная терапия с медленным высвобождением и долговременным действием. Еще через четыре недели LASER ART отменяли, а после этого вводили CRISPR/Cas9 в аденовирусах. Были и другие экспериментальные группы: в одной мышей лечили только АРТ, в другой — только CRISPR. Животные контрольной группы лечения не получали.
a — cхема эксперимента. График b отражает количество инфицированных ВИЧ Т-лимфоцитов, с — вирусную нагрузку мышей, d — количество ДНК ВИЧ в разных тканях грызунов после применения того или иного метода терапии.
Howard E. Gendelman et al. / Nature Communications, 2019
У всех грызунов, которым вводили CRISPR/Cas9 и (или) АРТ, снизилась вирусная нагрузка. Однако полностью избавились от следов ДНК ВИЧ во всех исследованных тканях только две мыши. Они принадлежали группе из семи животных, где после антиретровирусной терапии применили инструмент редактирования генома. Их гуманизированные Т-лимфоциты пересадили здоровым грызунам, и те не заразились. LASER ART в данном случае, по-видимому, помогла ослабить ВИЧ, за счет чего его гены стало легче уничтожить CRISPR. Хотя выборка пока мала, а эффективность комбинации методов далека от стопроцентной, такой результат показывает принципиальную возможность полного избавления от вируса иммунодефицита. Стоит отметить, что нецелевого редактирования ДНК CRISPR/Cas9 в этом исследовании не обнаружили, что важно для безопасности будущих методов лечения от ВИЧ.
Чтобы не приходилось вырезать ДНК вируса иммунодефицита из клеток пациентов, необходимо средство, которое не даст ВИЧ в эти клетки попасть. Работа над таким средством тоже идет. Антитела против ВИЧ и его родственников тестируют на обезьянах. Т-лимфоциты также «учат» атаковать вирус иммунодефицита, для чего модифицируют их рецепторы к антигенам.
Светлана Ястребова
Источник
Ученые очистили геном человека от ВИЧ. Это считается ключом к борьбе с инфекцией.
Американские генетики научились удалять фрагменты ДНК вируса иммунодефицита человека из ДНК с помощью системы «точечного» редактирования генома CRISPR/CAS, которая изначально использовалась бактериями для защиты от ретровирусов, родственных ВИЧ. Это открывает дорогу для создания принципиально новой вакцины от заболевания говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
Ученые очистили геном человека от ВИЧ. Это считается ключом к борьбе с инфекцией. Американские генетики научились удалять фрагменты ДНК вируса иммунодефицита человека из ДНК с помощью системы «точечного» редактирования генома CRISPR/CAS, которая изначально использовалась бактериями для защиты от ретровирусов, родственных ВИЧ. Это открывает дорогу для создания принципиально новой вакцины от заболевания говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
Американские генетики научились удалять фрагменты ДНК вируса иммунодефицита человека из ДНК с помощью системы «точечного» редактирования генома CRISPR/CAS, которая изначально использовалась бактериями для защиты от ретровирусов, родственных ВИЧ. Это открывает дорогу для создания принципиально новой вакцины от заболевания говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
«Главным плюсом этой технологии является не только то, что мы можем уничтожать вирусную ДНК, интегрирующую себя в наш геном, но и то, что ее можно использовать для профилактики ВИЧ. Уничтожая вирус на самых ранних этапах его жизненного цикла, мы можем полностью предотвратить заражение клеток примерно в такой же манере, как работают обычные вакцины», — сказал Хуан Беломонте (Juan Belomonte) из института Салка в Ла-Хойе (США).
Как сообщает РИА «Новости», Бельмонте и его коллеги сделали большой шаг к созданию «генетической» вакцины от ВИЧ, экспериментируя с недавно созданной системой CRISPR/CAS, которая позволяет произвольным образом удалять и заменять отдельные гены и фрагменты ДНК.
Можно сказать, что подобное применение является своеобразным «возвратом к корням» для этой системы — изначально она развилась внутри бактерий сотни миллионов лет назад именно для защиты от ретровирусов, и лишь в 2012 году Фэн Чжан (Feng Zhang) и его коллеги приспособили ее для изменения генома многоклеточных существ.
Группа Бельмонте проанализировала структуру вирусной ДНК и подготовила набор из специальных меток в виде коротких молекул РНК, которые связывались с генетической последовательностью вируса, отмечая те фрагменты генома, которые CRISPR/CAS должна была удалить. Работу этих меток и самой системы редактирования генома ученые проверили на лимфоцитах и других клетках иммунной системы, которые уже были заражены ВИЧ.
Как показал эксперимент, даже первая версия этих РНК-меток была достаточно успешной — она очистила около 72% клеток от всех следов вируса. По словам ученых, она хорошо справлялась не только со недавно проникнувшим в клетку ВИЧ, но и с глубоко затаившимися «спящими» копиями вируса.
CRISPR/CAS лучше всего себя проявил в качестве средства для профилактики болезни — все иммунные клетки, предварительно обработанные РНК и молекулами «генетического редактора», полностью избежали заражения.
Сегодня Бельмонте и его коллеги работают над созданием нескольких новых наборов РНК-меток, которые будут охватывать больше разновидностей ВИЧ, что в перспективе позволит уничтожать все частицы и копии вируса в ДНК человека, тем самым препятствуя его дальнейшей эволюции и мутациям. Пока биологи не знают, сможет ли ВИЧ приспособиться к CRISPR/CAS и как долго займет этот процесс, из-за чего они работают над максимизацией эффективности подобной вакцины для предотвращения подобного исхода.
Недавно американские исследователи представили новый препарат против ВИЧ-инфекции. Он блокирует два рецептора, расположенные на поверхности вируса, за счет которых он проникает в клетки иммунной системы.
Источник
Излечение от ВИЧ возможно — ученые поняли, как удалять вирус из клеток
«Это технология, которая позволяет изменять гены. Действительно, возможно изменить ваше тело так, чтобы оно само вылечило себя изнутри».
Профессор Мэттью Кобб, Университет Манчестера
Несмотря на то, что пока эксперименты проводились только в лабораторных условиях, исследователи в Медицинской школе Льюиса Каца при Университете Темпла уверены, что в течение трех лет они смогут начать клинические испытания у человека.
Британские эксперты заявили, что процедура позволила бы изменить организм таким образом, чтобы он сам мог исцелить себя, в то время как благотворительные организации назвали этот прорыв «очень обнадеживающим».
Очень важным является то, что иммунные клетки человека, которые тестировали в лаборатории, продемонстрировали отсутствие изменений в остальных частях генетического кода. Существовали опасения, что изменение ДНК может спровоцировать каскад генетических «поломок», которые могли быть опасными или даже смертельными для человека.
«Тот факт, что в первый раз мы смогли полностью устранить сегменты вирусного генома в лаборатории, показывает, что мы должны быть в состоянии устранить его в человеческом теле, — говорит ведущий исследователь профессор Камель Халили. — Результаты исследования важны по многим причинам. Они демонстрируют эффективность нашей системы редактирования генов в контексте ликвидации ВИЧ из ДНК иммунных клеток и постоянной дезактивации его репликации. Кроме того, они показывают, что система может защитить клетки от повторной инфекции и что технология безопасна для клеток и не имеет каких-либо токсичных эффектов. У этой технологии огромный потенциал. На основании полученных данных мы сможем начать клинические испытания в течение трех лет».
В Великобритании с ВИЧ живет более 100 тысяч человек, приблизительно 600 человек умирают каждый год.
Антиретровирусные препараты в настоящее время очень хорошо контролируют инфекцию, но пациенты должны принимать их в течение всей жизни. В случае прекращения приема препарата вирус быстро воспроизводит себя и в конечном итоге вызывает синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД).
Новая технология, называемая Crispr/Cas9, основывается на таргетировании генетического кода ВИЧ, который встраивает себя в клетку.
Ученые берут белок под названием Cas9 и модифицируют его таким образом, чтобы он мог распознать код вируса.
Затем у пациента берут кровь, и в нее добавляется белок Cas9, который находит ДНК ВИЧ в иммунных клетках. После этого он производит фермент, который удаляет часть кода ДНК, эффективно ликвидируя вирус. Здоровые модифицированные клетки затем вливаются вместе с кровью обратно пациенту.
Ученые считают, что замены всего 20 процентов иммунных клеток генетически измененными будет достаточно для того, чтобы вылечить болезнь.
Профессор Халили заявляет, что также возможно будет комбинировать лечение белком с другими препаратами для ВИЧ-терапии до того момента, когда они больше не будут нужны.
«Имеет смысл включить эту процедуру в текущий курс противовирусного лечения в течение некоторого периода времени, рассчитывая, что после прекращения противовирусной терапии не будет наблюдаться феномен отдачи, так как вирус будет удален посредством нашей технологии», — говорит он.
После того как вирусная цепочка будет удалена из ДНК, свободные концы генома воссоединяются с помощью собственных восстановительных механизмов клеток. Очищенные таким образом клетки затем заново вливаются пациенту.
«Это важный шаг вперед. Это исследование является частью новой волны научных исследований технологий, таргетирующих ВИЧ, как в данном случае, а также целый ряд других заболеваний, — сообщил профессор Мэттью Кобб из Манчестерского университета программе Today на Radio 4. — Это технология, которая позволяет изменять гены. Действительно возможно изменить ваше тело так, чтобы оно само вылечило себя изнутри».
Шон Гриффин, исполнительный директор по внешним связям в Terrence Higgins Trust, добавил: «Это действительно захватывающее лабораторное исследование, которое показало нам, что ВИЧ может быть исключен из ДНК клеток иммунной системы человека.Мы надеемся, что дальнейшие исследования смогут продемонстрировать снижение вирусной нагрузки у людей, живущих с ВИЧ, так же эффективно, как это было сделано в пробирке».
Источник
Биологи научились очищать инфицированные клетки от генов ВИЧ
Комплекс Cas9 с РНК-гидом.
Генетики показали возможность глубокого редактирования генома зараженных ВИЧ иммунных клеток. Использование новых технологий CRISPR/Cas9 позволяет удалить из него все вирусные гены — и, более того, надежно препятствует их повторному встраиванию. О работе рассказывает публикация в журнале Scientific Reports.
Несколько лет назад команда Кэмеля Кхалили (Kamel Khalili) уже демонстрировала способность технологий CRISPR/Cas9 обнаруживать встроившийся в хромосомы клеток геном вируса по характерным длинным концевым последовательностям — и успешно вырезать его. В своей новой работе ученые из Темпльского университета вновь использовали CRISPR/Cas9 для удаления ВИЧ из зараженных Т-лимфоцитов, показав, что система позволяет вырезать все до единой копии вирусного генома и препятствует его повторной встраиванию в хромосомы.
В экспериментах использовали линию несущих CD4-рецепторы человеческих Т-лимфоцитов — обычную мишень вируса иммунодефицита. Их геном содержал многочисленные копии модифицированного ВИЧ, лишенные части вирусных генов. Кроме того, один из генов ВИЧ был заменен геном флуоресцентного белка. Это позволило наглядно отслеживать работу вируса: при активации его в клетке вырабатывались флуоресцирующие молекулы. Внесение в такие клетки генов Cas9 не сказывалось на функционировании вируса, однако при экспрессии РНК-гидов они начинали связываться с генами ВИЧ, вырезая их из генома.
Полное секвенирование ДНК экспериментальных клеточных линий показало, что первоначально в нем содержались четыре связанные с ВИЧ вставки на 1-й и 16-й хромосомах, и все они были точно и успешно вырезаны CRISPR/Cas9-системой. Более того, если экспрессия генов Cas9 и РНК-гидов в клетке продолжалась, они эффективно защищали ее от повторного заражения и встраивания вируса в ДНК. «Таким образом, редактирование с помощью CRISPR/Cas9 может открыть новые методы терапии для удаления ДНК ВИЧ-1 из CD4-положительных Т-лимфоцитов, — отмечают авторы работы, — и могут стать отправной точкой на пути к полному излечению».
В самом деле, вызываемый ВИЧ иммунодефицит остается глобальной проблемой, от которой страдают десятки миллионов людей. Существующие антиретровирусные препараты позволяют «заморозить» инфекцию, резко ослабив ее и продлевая жизнь больных на десятилетия, однако удалить ВИЧ из организма они неспособны. Вирус быстро встраивается в геном иммунных клеток, где способен сохраняться неопределенно долго, служа резервуаром для новых рецидивов болезни — если только новые методы генной инженерии не позволят удалить его навсегда.
Основанная на недавно обнаруженной системе антивирусной защиты бактериальных клеток система CRISPR/Cas9 позволяет направленно редактировать ДНК разных организмов. Эндонуклеазы Cas9 вносят разрезы в строго нужных участках, которые комплементарны заранее заготовленному «шаблону» РНК-гида, после чего собственные системы репарации клетки сшивают поврежденные концы ДНК, фиксируя изменения.
Роман Фишман
Источник