… о борьбе со СПИДом

Биологи надеются на помощь обезьян и химер в разработке методов лечения смертельной инфекции

По данным ООН, к концу 2004 года в мире насчитывалось 39,4 млн. людей, зараженных вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ). Всего же за почти 25 лет с момента открытия ВИЧ, от заболевания СПИДом, которое вызывает этот вирус, умерли 23 млн. человек. Ежедневно в мире заражаются ВИЧ 15 тысяч человек. Сейчас, по официальной статистике, в России - 300 тысяч людей больны СПИДом. Но эксперты, использующие специальную систему расчетов, говорят о миллионе зараженных ВИЧ. Именно поэтому любое новое сообщение о попытках ученых предложить новую стратегию борьбы со СПИДом всегда встречается с особым вниманием. Не стало исключением и недавнее сообщение агентства Би-би-си. Ученым из Национального института медицинских исследований в США удалось определить важное отличие в гене у обезьян и человека, которое может помочь предотвращать развитие смертоносного вируса. Одна-единственная мутация этого гена необходима для того, чтобы блокировать болезнь. Если бы у человека был такой же ген, который был найден у резус-макак, то вирус ВИЧ никогда не угрожал бы роду человеческому, считают ученые. По мнению некоторых специалистов, уникальность открытия заключается в том, что одно-единственное изменение аминокислоты в одном белке (протеине) способно сделать живую клетку невосприимчивой к ВИЧ. Прокомментировать это сообщение мы попросили доктора биологических наук, профессора, заместителя директора Института молекулярной генетики РАН, заведующего отделом вирусной и клеточной молекулярной генетики Вячеслава Тарантула. Это тем более актуально, что в самом начале нынешнего года была опубликована его монография: "Имя ему СПИД: Четвертый всадник Апокалипсиса". (М.: Языки славянской культуры, 2005, 400 с.)
- Вячеслав Залманович, книг, исследований, монографий, научных статей, посвященных СПИДу, выходило и выходит просто гигантское количество... Тем не менее не могли бы вы пояснить: известны ли ученым хотя бы причины феноменальной неуязвимости ВИЧ? В чем тут дело - именно с молекулярно-генетической точки зрения?
- Прежде всего я должен отметить, что в последние лет восемь принципиально нового об этой страшной болезни, СПИДе, почти ничего не было опубликовано...
Вообще еще в книгах до 1994-1995 годов издания можно прочесть про иммунную систему человека следующее. Иммунная система - это, мол, прежде всего антитела. Появляется какой-то внешний фактор, следовательно - появляются антитела, которые каким-то образом подавляют антиген и его нейтрализуют. Но это только гуморальный иммунитет (жидкостной, если переводить буквально). Однако существует еще и клеточный иммунитет, и он, как оказывается, намного важнее.
Дело в том, что ВИЧ на антитела "наплевать" - он будет находиться в стакане с антителами и ему от этого ничего не будет. И связано это с тем, что ВИЧ чрезвычайно изменчив: в каждом цикле размножения - это уже другой вирус. В нем происходят множественные замены нуклеотидов (химических соединений, составляющих, как буквы, генетический код) и соответственно синтезируемые им белки все время меняются. Получается, что антитела, выработанные на определенный вирусный белок, на следующее поколение вирусов уже не действуют.
Вторая причина неуязвимости ВИЧ - этот вирус прячется в клетке. Как только он попадает в клетку - все, он становится недосягаем. А "залезает" он, надо сказать, в так называемые Т-лимфоциты. (Клетки иммунной системы делятся на В- и Т-лимфоциты; В-лимфоциты производят антитела, а Т-лимфоциты отвечают за клеточный иммунитет, то есть за совсем другую, очень сложную систему защиты организма.) Поэтому антител вокруг вируса может быть сколько угодно, а он на них не будет никак реагировать.
- До появления ВИЧ вируса с такой стратегией не было? Он такой уникальный?
- Не было. ВИЧ специфически поражает популяцию Т-лимфоцитов, так называемых хелперов, клеток-помощников. А если нет Т-хелперов - весь клеточный иммунитет исчезает. Так вот, вирусов, которые избирательно поражали бы и убивали Т-лимфоциты - таких вирусов, кроме ВИЧ, больше нет. ВИЧ проникает в Т-клетки и уничтожает их. При этом гуморальный иммунитет может работать вполне нормально, нет проблем. Но если разрушен механизм клеточного иммунитета, то организм не может распознать зараженную клетку и уничтожить ее. А вирус продолжает там размножаться.
Поэтому я и пишу в своей книге, что стратегия, которую использует ВИЧ, - это стратегия опытного противника, который использует все способы ведения "боевых" действий: прячется, мимикрирует, выдает себя за другого и, наоборот, активирует механизмы, которые способствуют саморазрушению иммунной системы.
- А каков наиболее правдоподобный, подтверждаемый современными научными исследованиями сценарий появления ВИЧ в человеческой популяции?
- Тут действительно очень много было предположений, и этой проблеме я посвятил большую главу в книге. Высказывались, например, мнения, что вирус иммунодефицита человека был сконструирован американцами в военных биологических лабораториях. Или что, мол, испытание американцами водородной бомбы на атолле Бикини привело к большому выбросу стронция в окружающую среду; какие-то вирусы иммунодефицита обезьян (ВИО) в результате мутировали и стали способны заражать человека. Были и другие гипотезы.
Но сейчас большинство ученых наиболее правдоподобным считают вот какой сценарий.
Вообще-то существуют два вируса иммунодефицита человека - ВИЧ-1 и ВИЧ-2. Сходство между геномами различных вариантов этих вирусов составляет всего 50-60%. В 90% случаев люди заражаются именно вирусом ВИЧ-1. Этот вирус происходит скорее всего от ВИО шимпанзе (Pan troglodytes troglodytes). А вот ВИЧ-2 попал к нам, по-видимому, от одной небольшой обезьянки - дымчатого мангобея (Cercocebus atys).
Считается, что за все время имели место по крайней мере три переноса вируса от шимпанзе к человеку и семь раз вирус иммунодефицита от мангобея переносился к человеку. В силу того, что вирус иммунодефицита обезьян сильно мутирует, когда-то попался и такой вариант вируса, который при репликации превратился в ВИЧ и стал способен размножаться у человека. Кстати, ВИО человека не заражают, а ВИЧ не заражает обезьян.
- Кажется, этот факт как раз имеет отношение к открытию американских ученых, о котором сообщает Би-би-си…
- Из текста информационного агентства сложно что-то вразумительное понять. Дело в том, что уже давно описаны мутации в некоторых генах человека, которые препятствуют заражению вирусом иммунодефицита (об этом я подробно пишу в книге). Видимо, в заметке, о которой мы говорим, речь идет еще об одном гене, который изменен у обезьян по сравнению с человеком. Но надо читать саму научную статью, чтобы как-то корректно прокомментировать новизну открытия.
- Тем не менее в чем здесь может быть суть дела?
- Тут необходимо немного теории. Для того чтобы ВИЧ проник в клетку, в ней должен присутствовать специальный белок, так называемый CD4, который локализуется на поверхности Т-лимфоцитов. Этот белок работает как рецептор: он связывается с ВИЧ, и вирус проникает в клетку. (Вся поверхность ВИЧ покрыта шиповидными выростами, общее число которых - 72; эти выросты как ключ к замку и соединяются с клеточным белком CD4.) Если на поверхности клетки такого белка нет, то ВИЧ не попадет в клетку. Этот белок, CD4, вирус и избрал как мишень. Но, мало того, для проникновения ВИЧ в клетку нужен по крайней мере еще один небольшой белок, корецептор, - CCR5.
Оказалось, что существует небольшая популяция людей, у которых есть некая мутация в белке CCR5. Она никак не отражается на жизнедеятельности человека, но если эта мутация присутствует в организме в обоих генах CCR5, то ВИЧ никогда не соединится с клеточными белками-рецепторами и не проникнет в клетку. Этот факт известен уже лет восемь, наверное. У нас в Институте молекулярной генетики даже делают анализы. Приходит, скажем, новый русский, который едет на сафари в Африку. Мы делаем анализ его гена CCR5; если у него обнаруживается мутация в этом белке - то он, грубо говоря, может спать с кем угодно - заразиться СПИДом ему не грозит.
Кстати, самая большая популяция людей с измененным CCR5 - в Северной Европе. Когда я говорю, что там таких людей больше всего, это не значит, что их много. Максимально - 2-3% от всей популяции. А, скажем, в Африке, 0,1% таких людей. И тем не менее в Африке тоже есть люди, которые не болеют СПИДом. Значит, должны быть еще какие-то гены, которые блокируют развитие ВИЧ.
Может быть, в статье американских биологов как раз речь шла о том, что кроме белка CCR5 и кодирующего его гена они нашли еще какой-то ген, мутация в котором препятствует заражению ВИЧ. Ведь обезьяны от собственных вирусов не болеют, у них есть некая устойчивость. Но если, скажем, мангобея заразить ВИО от шимпанзе, то мангобей заболеет СПИДом.
- Каковы все-таки новые стратегии борьбы со СПИДом на генном уровне?
- В книге я описываю четыре такие стратегии. Перечислю их: использование антисмысловых молекул (антисмысловых РНК); РНК-интерференция; аптамерная технология и химерная технология. Тут надо напомнить читателю, что РНК (рибонуклеиновая кислота) - это высокомолекулярное соединение, близкая "родственница" знаменитой молекулы наследственности ДНК. В нормальных клетках РНК выполняет роль переносчика информации, и она в отличие от ДНК всегда состоит из одной цепочки, однонитевая.
Итак, по порядку.
Вирусу, прежде чем он размножится, нужно синтезировать РНК, на которых синтезируются вирусные белки, которые потом соберутся и образуют новые вирусные частицы. Если в момент синтеза вирусом РНК мы искусственно введем так называемую анти-РНК (она взаимодействует с РНК вируса, образуя с ней двунитевой гибрид, двойную цепочку), то такая двунитевая РНК не сможет обеспечить синтез вирусных белков. Эта стратегия была разработана первой, но она слабо работает.
РНК-интерференция. Это явление было открыто 3-4 года назад. Идея заключается в том, чтобы давать антисмысловую РНК не в виде одиночной цепочки, а уже в двунитевом виде. Эта двунитевая РНК в организме человека образует комплекс с определенными белками, которые имеются в клетке в нормальном состоянии. Эти комплексы сами расплетают двунитевую РНК, сами подтаскивают ее к РНК вируса и сами разрезают вирусную РНК. Этот охотник за вирусными РНК очень специфичен, то есть другие, нормальные РНК, он не трогает. На культурах клеток показано, что эффект уничтожения ВИЧ при использовании этого метода достигает 100%!
И вот буквально в одном из последних номеров журнала Nature Medicine была опубликована статья, в которой сообщается о результатах экспериментов на мышах, инфицированных респираторным вирусом (кстати, смертельно опасным для человека). Животным вводили через нос двунитевую РНК - и этот респираторный вирус погибал. И пусть это был не ВИЧ. Для нас принципиально важно, что уже не только на клеточных культурах, но и на модельных животных показано, что данный механизм работает, полностью избавляя животных от заболевания.
Еще более фантастический метод - использование аптамеров (коротких, однонитевых молекул РНК или ДНК). Если синтезировать короткие РНК длиной 30 нуклеотидов, но так, чтобы все РНК отличались последовательностью расположения этих нуклеотидов, то это будет примерно 1015 вариантов. Несколько лет назад было показано, что если эти 1015 вариантов РНК смешать с любым веществом Х (необязательно с белком), то всегда найдется по крайней мере одна короткая молекула РНК, которая специфически только с этим веществом Х и взаимодействует. Теперь, если в качестве вещества Х выступает вирусный белок, то он будет деактивирован. Если выделить аптамер, который будет взаимодействовать, например, с геном tat вируса иммунодефицита человека, без которого вирус жить не может, изменять его свойства - вирус погибает. Всего же геном ВИЧ состоит из девяти таких специфических генов.
- Но если ВИЧ такой суперизменчивый, как вы говорите, то о каком конкретно геноме этого вируса идет речь?
- Сейчас расшифрован геном примерно 40 тысяч ВИЧ. То есть в базе данных ученых - геномы ВИЧ, взятые от 40 тысяч людей. И у всех этот вирус хоть чем-то, но отличается. И даже у одного и того же пациента в разные сроки заболевания этот вирус разный. Он все время меняется. Для современной лаборатории расшифровать геном ВИЧ - один день работы. Вроде бы все гены известны. Но сказать, что мы знаем все функции генов ВИЧ, - мы не можем.
Например, тот же ген tat. В свое время мы создали трансгенных мышей, которым специально "зашили" в геном tat. (В природе мыши не заражаются ВИЧ.) И вот у этих мышей стал развиваться рак. Это говорит о том, что tat обладает онкогенным потенциалом. То есть сейчас во всем мире очень активно проводится такая функциональная анатомия вируса.
- Существует мнение, что бороться с ВИЧ бессмысленно, человечеству надо учиться жить с ним... В связи с этим есть ли перспективы создания лекарства от СПИДа или, еще лучше, вакцины?
- В моей книге есть глава, которая так и называется - "Лечить или не лечить?".
Лично я считаю, что последние достижения в аптамерной технологии и РНК-интерференции - реальные пути борьбы со СПИДом. Но, конечно, этот метод тоже не универсальный. Он чем хорош - он безопасен. А ведь все существующие сейчас лекарства от СПИДа - это яды для организма. Так вот, РНК-интерференция очень специфична, она "трогает" только вирусные РНК. Отсюда - отсутствие побочных эффектов, отсутствие привыкания. Другой разговор, что вирус, уже "спрятавшийся" в клетку, едва ли двунитевая РНК достанет.
Тут, кстати, может оказаться очень эффективной еще одна, четвертая, стратегия борьбы со СПИДом - химерная технология. Допустим, что вирус уже проник в клетку, сидит внутри. Известно, что инфицированная клетка на свою поверхность выставляет некий вирусный белок. Теперь генноинженерным путем создают химерный белок, состоящий из участка, который напоминает белок CD4, а к нему уже "привязывают" яд - рицин. Такую "химеру" вводят в организм ВИЧ-инфицированного. При этом CD4 взаимодействует с вирусным белком, высовывающимся на поверхности клетки. То есть обманным путем к вирусному белку присоединяется клеточный белок-рецептор, который несет яд. Вот этот яд и убивает инфицированную клетку. И только ее: те клетки, на поверхности которых нет вирусных белков, он не трогает.
Вакцины. Если найдут вакцины, которые стимулируют не просто образование антител (до сих пор шли именно по этому пути, и поэтому ничего не получалось), а активируют клеточный иммунитет, то есть надежда, что эти вакцины будут созданы.
То есть я сдержанный оптимист в том, что касается перспектив борьбы со СПИДом.

Андрей ВАГАНОВ. "Независимая газета", 26 января 2005 года