НЕПРОБИВАЕМЫЕ
Некоторое количество россиян являются носителями генетической мутации, делающей их невосприимчивыми к вирусу иммунодефицита
. Анализ совсем не страшный. Илья Кофиади, научный сотрудник лаборатории генетики гистосовместимости человека Института иммунологии Федерального медико-биологического агентства России, протягивает мне тщательно запечатанный стерильный зонд. Сейчас я открою упаковку и поскребу палочкой за щекой – собственноручно, чтобы на зонд не попала чья-нибудь чужая ДНК. Потом ученый опустит зонд в пробирку со специальным реактивом. Нужно будет немножко подождать. Всего через два часа я узнаю, отношусь ли к числу счастливчиков. В канун 1 декабря – Всемирного дня борьбы со СПИДом – это было бы кстати. Ученые выяснили, что около одного процента жителей Старого Света благодаря генетической мутации невосприимчивы к вирусу иммунодефицита. Существуют и другие полезные мутации, позволяющие даже при заражении ВИЧ на многие годы отодвинуть развитие болезни.
Вход для вируса
О том, что люди по-разному реагируют на ВИЧ, стало известно вскоре после появления СПИДа. "Ученые выяснили, что существует иммунный рисунок, который делает людей более или менее чувствительными к вирусу иммунодефицита, – говорит заведующий лабораторией молекулярной биологии Института иммунологии, руководитель лаборатории иммунохимии НИИ вирусологии РАМН им. Д. И. Ивановского, член координационного совета Глобального вакцинового проекта Эдуард Карамов. – Примерно 7-10 процентов носителей ВИЧ относятся к группе "долгоживущих" – они заболевают СПИДом спустя 15-18 лет после заражения, притом что обычно этот срок составляет 7-8 лет. Есть так называемые быстрые прогрессоры, которых 15-20 процентов, – у таких симптомы СПИДа появляются уже через год-два". Объектом особого интереса ученых стали люди из другой группы – многократно подвергавшиеся опасности заражения ВИЧ, но так и не получившие инфекцию. Пытаясь ответить на вопрос, почему они не заболели, исследователи решили "покопаться" в их ДНК.
Под подозрение попали гены-кандидаты, кодирующие белки, которые находятся на поверхности лимфоцитов, атакуемых вирусом. Ученые рассуждали так: чтобы внедриться в клетку, вирус должен зацепиться за белок-рецептор на клеточной мембране. Неполадки с этими рецепторами, возникающие из-за мутаций в генах, могут привести к тому, что вход в клетку для вируса будет затруднен. В 1996 году, обследуя людей, оказавшихся неспособными к заражению ВИЧ, американские ученые обнаружили у подавляющего большинства "поломки" в гене белка-рецептора CCR5. Этот рецептор находится преимущественно на поверхности иммунных клеток и настроен на хемокин – низкомолекулярный белок, активирующий лимфоциты и помогающий рекрутировать их в место инфекции или воспаления. Однако ВИЧ использует этот рецептор с другой целью – для того, чтобы проникнуть в клетки организма. Конечно, мутация в гене, кодирующем белок, чаще всего связана с каким-то дефектом. Но выяснилось, что иногда новый вариант гена может оказаться полезным. В случае CCR5 выпадение из генетической цепочки 32 нуклеотидов приводит к тому, что белок-рецептор, образующийся в результате, сильно укорочен и не появляется на поверхности клетки, а значит, вирус иммунодефицита не может эффективно использовать его для атаки.
"Каждая хромосома у человека имеет свою пару, – говорит Илья Кофиади. – Мутация может возникнуть одновременно в обеих парных хромосомах или только в одной. Если выпадение 32 нуклеотидных оснований из гена CCR5 происходит сразу в обеих хромосомах, то носители такой мутации практически невосприимчивы к ВИЧ. По крайней мере, среди них до сих пор не зафиксировано ни одного случая заражения. Ведь рецептора CCR5 на поверхности клетки в таком случае просто нет". Во втором случае, когда соответствующая мутация возникает только в одной хромосоме из пары, возможность распространения ВИЧ в организме тоже уменьшается. Белки-рецепторы CCR5 отсутствуют ровно в половине клеток: значит, вирусу иммунодефицита труднее проникнуть в них.
Поморы под защитой
Обнаружив полезную мутацию, ученые сразу же захотели определить, у каких народов и как часто она встречается. Сравнив результаты генетического анализа людей, принадлежащих к разным этносам, они поняли, что истоки мутации CCR5delta32 нужно искать где-то на севере Европы, в Скандинавии. Чем дальше от этих мест, тем реже она появлялась, а во многих максимально удаленных от названной точки странах, таких, как Япония или Венесуэла, ее не было совсем. Европейцы же оказались более удачливыми. Носителями мутации CCR5delta32 в обеих парных хромосомах являются около одного процента жителей Старого Света – в принципе, не так уж мало. Ведь это означает, что каждый сотый из них невосприимчив к ВИЧ. Еще у 18 процентов европейцев есть мутация только в одной из парных хромосом. Природа защищает и их, хотя не так эффективно. Инфицирование вирусом иммунодефицита может произойти, но наступление тяжелой болезни, СПИДа, отодвинется как минимум на два года.
Откуда же обитатели Европы получили полезную мутацию? Мнения ученых разделились. Кто-то считает, что жителям Старого Света ее подарила приблизительно семьсот лет назад свирепствовавшая тогда эпидемия чумы. Ведь возбудитель этой болезни, Yersinia pestis, для атаки на человеческий организм по сути использует те же самые белки-рецепторы, что и ВИЧ. Возможно, в Европе, которая больше всего пострадала от чумы, происходил селективный отбор людей, обладавших этой мутацией CCR5. При эпидемии чумы они имели больше шансов выжить. Другие исследователи спорят с такой точкой зрения: по их мнению, частота мутации CCR5delta32 в бронзовом веке ничуть не отличалась от той, что наблюдается сейчас.
Так или иначе, удачная мутация постепенно расходилась кругами от места своего первоначального зарождения, но ушла оттуда не очень далеко. До недавнего времени было неясно, как эта мутация распространена на территории России и сопредельных стран, однако сотрудники Института иммунологии закрасили белое пятно на карте.
"Наши исследования показывают, что у казахов, киргизов, чеченцев, тувинцев мутация CCR5delta32 почти не встречается, – рассказывает Кофиади. – Зато в России есть одна этническая группа, в которой она попадается значительно чаще, чем в среднем по Европе". Речь идет о поморах, небольшой этнической группе, состоящей из нескольких тысяч человек и проживающей сегодня в Архангельской области. Удивительно, но природа, пожалуй, лучше всего на планете защитила от ВИЧ именно этих людей. По данным исследователей Института иммунологии, целых три процента из них являются носителями "спасительной" мутации CCR5delta32 сразу в двух парных хромосомах, что делает их невосприимчивыми к вирусу иммунодефицита. Еще 30 процентов имеют мутацию этого гена в одной из хромосом и, значит, подвержены недугу гораздо меньше.
Российские ученые исследовали и две другие "хорошие" мутации, помогающие противостоять грозной болезни. Раньше их обнаруживали у так называемых долгоживущих: людей, заразившихся вирусом иммунодефицита, но в течение десятилетий не показывавших признаков развития СПИДа. "Сейчас в мире изучено уже около десятка таких генетических мутаций, – говорит Эдуард Карамов. – Однако до сих пор было непонятно, как они распространены в России". Сотрудники Института иммунологии обратили внимание на две из них. Первая находится в участке гена SDF1, кодирующем количество выработки молекулы-лиганда, связывающейся с рецепторами иммунных клеток в процессе иммунного ответа организма. "Работа" SDF1 бывает заметна на продвинутых стадиях инфекции, когда в крови человека циркулирует уже большое количество вируса иммунодефицита. "Поломка" гена, которая выражается в повышенной выработке молекулы-лиганда, в этом случае способна поставить естественный барьер на пути болезни. "Ведь если молекул SDF1 появляется слишком много, они связываются с рецепторами на поверхности лимфоцитов, не оставляя для ВИЧ способа проникнуть в клетки, – рассказывает Илья Кофиади. – Лишенный лазейки, вирус остается не у дел". Загадочной пока остается вторая мутация CCR2-641, связанная с "поломкой" еще одного гена, кодирующего белок-рецептор на поверхности лимфоцитов. Ученые сумели обнаружить ее у "долгоживущих". Однако каким образом она способна затормозить наступление СПИДа, пока не знает никто.
По мнению большинства исследователей, обе мутации значительно более древние, чем CCR5delta32, поэтому для них, вероятно, существует несколько исходных точек. "Доподлинно неизвестно, как миграции людей могут быть связаны с их распространением, – говорит Илья Кофиади. – Но определенные волны этих генов в человеческой популяции все же можно проследить. Например, мы обнаружили, что у казахов и киргизов частота распространения мутации CCR2-641 одна из самых высоких для среднеазиатского региона. Дальше ее волна, постепенно ниспадая, идет в Юго-Восточную Азию. Одновременно существует и встречное движение – мутация SDF1, наоборот, распространяется с юго-востока в Среднюю Азию". Оказывается, орды кочевников, несшиеся по просторам Евразии задолго до того, как ВИЧ появился в человеческой популяции, одновременно распространяли и гены, способные бороться с ним.
Рассчитывая частоту "полезных" мутаций на территории России, биологи испытывали немалые трудности с ответом на вопрос, кто же такие коренные русаки. Таковыми условно решили считать жителей Вологодской области. Оказалось, что мутация CCR5delta32 есть в одной или двух парных хромосомах приблизительно у десяти процентов из них. Интересно, что, следуя известной фразе "поскреби русского, найдешь татарина", эти люди по количеству мутаций оказались ровно посередине между поморами и татарами. "Три процента поморов благодаря гомозиготной мутации CCR5delta32 полностью защищены от ВИЧ, у татар таких один процент, – говорит Илья Кофиади. – Значит, в среднем у русских может быть от одного до трех процентов людей, невосприимчивых к ВИЧ".
Зачем нужна подобная информация? Во-первых, она может оказаться бесценной для конкретного человека, если он пройдет индивидуальный анализ. Тем не менее специалисты не рекомендуют пускаться во все тяжкие даже тем, кто вытянет счастливый билет – узнает, что является носителем удачной гомозиготной мутации CCR5delta32. "До сих пор у людей с такой мутацией ни разу ни в одной стране не выделяли ВИЧ, – говорит Эдуард Карамов. – Однако в лабораторных условиях, подобрав особый штамм вируса иммунодефицита, им можно заразить любые клетки. Мы проводили такие опыты".
Без учета человеческой генетики в ближайшее время вряд ли будут возможны и любые серьезные научные исследования, связанные с ВИЧ. Например, прошлогодний провал испытаний вакцины Merck против СПИДа некоторые специалисты объясняют, в частности, еще и тем, что когорты участников не были обследованы на генетические мутации. Впрочем, в ближайшее время у ученых уже не будет возможности допустить такой досадный промах. В США сейчас разворачивается грандиозный научный проект по исследованию 300 человеческих генов, влияющих на размножение ВИЧ в организме. В этот список неожиданно попали даже гены, отвечающие за белки, с помощью которых сокращаются мышцы. Так что очень скоро мы все действительно узнаем о своих взаимоотношениях со СПИДом.
Более 40 миллионов человек по всему миру заражены вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ). Если сразу после заражения иммунная система не успевает уничтожить все вирусные частицы, они могут проникнуть внутрь клеток и встроиться в их геном. В результате этого человек становится носителем инфекции. Хроническая ВИЧ инфекция на сегодняшний день неизлечима, однако поддается контролю и в случае своевременной терапии не оказывает сильного влияния на самочувствие человека.
Для проникновения в клетку ВИЧ должен связаться с двумя рецепторами на ее поверхности. Один из рецепторов – CD4, присутствует на поверхности T-лимфоцитов и отвечает за распознавание чужеродных агентов. Второй рецептор, необходимый для слияния оболочки вируса и клетки, – CCR5. Его роль в иммунной реакции до конца не изучена, предполагается, что он участвует в развитии воспалительной реакции.
У некоторых людей с рождения есть защита от ВИЧ, обусловленная наличием в их геноме мутаций. Это снижает риск развития хронической инфекции даже в случае заражения. Одной из них является мутация в гене рецептора CCR5, представляющая собой потерю части гена (32 нуклеотида) – ССR5Δ32. В результате вирус не может связаться с рецептором и проникнуть в клетку.
При этом риск развития хронической инфекции низкий только у гомозиготных носителей мутации – у тех, кому мутантный ген достался от обоих родителей. Существуют противоречивые данные о влиянии мутации только в одной копии гена CCR5 на риск развития ВИЧ: от наличия защиты до отсутствия какого-либо влияния на течение заболевания.
Предполагается, что мутация ССR5Δ32 возникла около 1000 лет назад в Северной Европе среди викингов. Распространение мутации в Европе обычно связывают с набегами викингов на соседние народы. Длительное время было непонятно, что способствовало распространению и закреплению мутации среди народов Европы, ведь ВИЧ — сравнительно молодая инфекция, и носители этой мутации не получали какого-либо преимущества. Однако впоследствие было обнаружено, что кроме ВИЧ эта мутация также снижает вероятность заразиться черной оспой, многочисленные эпидемии которой в свое время привели к массовой гибели людей по всему миру.
В настоящее время частота встречаемости этой мутации в странах Европы составляет около 10%. Частота мутации среди клиентов Genotek оказалась равной 9,7%. При этом только 1,1% людей оказались носителями мутации в двух копиях гена CCR5, они имеет низкий риск развития хронической инфекции даже в случае заражения.
Гомозиготное носительство делеции в гене CCR5 не является абсолютной защитой от заражения ВИЧ и поводом не использовать до- и пост-контактную профилактику при угрозе заражения. Известны единичные случаи, когда у людей с таким генотипом развивалось хроническое носительство ВИЧ после заражения. Возможно, это связано с тем, что кроме CCR5, вирус может использовать другие рецепторы для проникновения в клетки (например, рецептор СXCR4).
Один известный случай излечения человека от хронической ВИЧ инфекции связан с этой мутацией. Тимоти Браун, или Берлинский пациент, был заражен ВИЧ и болен лейкемией. Ему требовалась пересадка костного мозга. Врач смог подобрать донора, гомозиготного по мутации в CCR5. Через 20 месяцев после операции, несмотря на отсутствие терапии, ВИЧ перестал обнаруживаться в крови, костном мозге и слизистой оболочке кишечника пациента.
А совсем недавно российским ученым удалось получить человеческие эмбрионы с измененным геном CCR5, используя 16 оплодотворенных яйцеклеток не пригодных для программ ЭКО. Из 16 модифицированных яйцеклеток, только 8 продолжили развитие, причем в 5 из них модификация прошла успешно и обе копии гена были изменены.
А в ноябре 2018 года было распространено заявление ученого из Китая, которому якобы удалось провести аналогичный эксперимент, в результате которого родились девочки-близнецы, у одной из которых мутация в CCR5 присутствует в двух генах, а другой – только в одном. Родители близнецов приняли решение не раскрывать своих имен и места жительства, никаких других доказательств, кроме заявления врача, также нет.
Производится перенаправление с сайта
Всероссийской акции по тестированию на ВИЧ-инфекцию
Авторизация
Восстановление пароля
- Главная
- Важно знать каждому
- Может ли человек быть устойчив к ВИЧ
Несмотря на то, что наше внутреннее строение схоже, протекание инфекционных заболеваний у разных людей может отличаться. Это зависит от огромного числа факторов: общего состояния организма, конкретной разновидности вируса, индивидуальных особенностей человека, наличия других заболеваний, которые были ранее или те, которые есть в момент заражения.
Таким образом, практически с самого начала более-менее крупного массового тестирования людей на ВИЧ редко, но регистрировались случаи, когда человек оказывался полностью устойчивым к вирусу, также бывали случаи, что у носителя вируса даже при отсутствии лечения заболевание не переходило в свою конечную стадию СПИДа.
Неправильный ген не всегда плохо
Таких людей впервые удалось обнаружить после тестирования партнеров ВИЧ-положительных. В результате ученые обнаружили причину такого загадочного явления. Оказалось, устойчивость к вирусу у этих людей обеспечивает мутация обеих копий генов, в которых отсутствует поверхностный лимфоцитарный белок CCR5.
Мы ранее неоднократно писали, что главной целью ВИЧ являются CD4 клетки – одни из видов Т-лимфоцитов. Это наиболее важные клетки иммунной системы человеческого организма. Белок оболочки вируса должен связаться с двумя клеточными белковыми рецепторами на поверхности лимфоцитов, одним из которых и является белок CCR5 (Deng et al., 1996). В результате ВИЧ внедряется в эти CD4 клетки и подменяет ее генетическую информацию своей, а потом размножается там. В результате, постепенно вирус уничтожает все больше CD4-лимфоцитов и организм становится уязвим к заболеваниям.
Так вот из-за мутации в обеих копиях одного из генов не происходит синтез СCR5. В результате вирус не может попасть в Т-лимфоциты. Благодаря этому организм становится не восприимчив к ВИЧ-инфекции. Отмечается, что при мутации только в одной копии (одну копию каждого гена человек получает от матери, вторую — от отца) вероятность заразиться снижается всего на 10–13%.
Можно ли использовать это в лечении?
Ученые сейчас прорабатывают возможность использования такой мутации для лечения вируса иммунодефицита человека. Так, мы недавно писали, что специалисты Исследовательского центра акушерства, гинекологии и перинатологии имени Кулакова (МГУ) и Медицинского университета имени Пирогова создали эмбрионы, не восприимчивые к ВИЧ-инфекции. Исследователи при помощи технологии CRISPR/Cas9 «отредактировали» геном и ввели их в яйцеклетки. Из 16 инъецированных зигот 8 развились до стадии бластоцисты, а необходимую мутацию CCR5 получили только 5.
На данный момент единственным живым доказательством успешности такого метода в лечении вируса иммунодефицита человека считается американец Тимоти Браун, так называемый, «берлинский пациент». Ему поставили диагноз «ВИЧ» в 1995 году, а в 2006 году у него обнаружили острый миелоидный лейкоз, для лечения которого назначили трансплантацию стволовых клеток от донора, у которого, по случайности имевшего мутацию белка ССR5. После рецидива лейкоза он прошел повторную трансплантацию костного мозга. В 2011 американец заявил, что полностью излечился от ВИЧ.
Опираясь на этот случай недавно испанские ученые провели эксперимент по трансплантации стволовых клеток, в результате которого, как они утверждают, им удалось извлечь ВИЧ из латентного резервуара, тем самым в дальнейшем излечив шестерых пациентов.
А есть еще причины устойчивости к ВИЧ?
Как мы писали в самом начале, течение вируса у каждого человека может отличаться, а значит есть вероятность, что есть и другие механизмы, которые позволяют организму быть невосприимчивым к ВИЧ-инфекции.
Например, в 2014 году французские ученые обнаружили 2 случая устойчивости к вирусу иммунодефицита, которые не связаны с мутацией генов. Предположительно все дело в многочисленных мутациях нуклеотидной последовательности.
Когда ждать результатов?
Пока все эти мутации только изучаются, и прорабатываются возможные механизмы создать на их основе полноценное лечение, которое избавит организм от ВИЧ. Важно понимать, что это длительный процесс и более-менее стабильные результаты могут быть получены через много лет.
Таким образом, на данный момент единственным действенным методом остановить развитие ВИЧ-инфекции в организме является высокоактивная антиретровирусная терапия (ВААРТ), позволяющая не просто контролировать вирусную нагрузку, но и снизить её до неопределяемой.