Введение к работе
Актуальность проблемы. Эпидемия ВИЧ-инфекции широко распространилась в мире и Российской Федерации. По различным оценкам, к настоящему времени в мире насчитывается 40 миллионов ВИЧ-инфицированных и больных СПИДом.
Темпы прироста ВИЧ-инфекции в России также свидетельствуют о драматической ситуации, сложившейся здесь. Тем не менее, исследователями проделана огромная работа в области молекулярной эпидемиологии ВИЧ-инфекции на территории стран бывшего Советского Союза, что может помочь при разработке специфической для данной территории вакцины. В частности, было показано, что штаммы ВИЧ-1, циркулирующие в странах бывшего СССР, чрезвычайно генетически гомогенны. Тем не менее, успехи в области разработки вакцины против ВИЧ/СПИД остаются более чем скромными, что связано с множеством причин, связанных с особенностями биологии ВИЧ.
Высокая генетическая изменчивость является характерной чертой многих, особенно РНК-содержащих, вирусов. Данная изменчивость представляет собой серьезную проблему для практической медицины, вызывая, в частности, ускользание вирусов от иммунного ответа хозяина, быстрое развитие лекарственной резистентности при неадекватной терапии вирусных инфекций и др. Изменчивость поставляет лишь материал для отбора, который регламентирован достаточно жесткими критериями иммунного давления и возможности жизнедеятельности вируса. То есть изменчивость, направленная на преодоление иммунного давления на вирус, не может выходить за определенные рамки, задаваемые репликативными способностями вируса. Вследствие того, что ВИЧ-1 все же не элиминируется иммунной системой хозяина, можно предположить существование каких-то отработанных в процессе эволюции вируса механизмов, с помощью которых он становится способен преодолевать это давление. Изучение факторов и механизмов взаимодействия вируса и хозяина являются чрезвычайно важными при разработке вакцины против ВИЧ, учитывающей возможную постоянную адаптацию вируса к организму инфицированного.
4 Настоящая работа является частью глобальных усилий, связанных с решением широкого круга вопросов патогенеза ВИЧ. Решение данных вопросов является условием создания вакцины против ВИЧ.
Цели и задачи исследования. Настоящая работа была направлена на изучение закономерностей адаптации вируса в течение индивидуальной ВИЧ-инфекции. Целями работы являлись:
Изучение механизмов, опосредующих изменения поверхностного гликопротеина gpl20 ВИЧ-1 в течение индивидуальной ВИЧ-инфекции.
Изучение факторов среды, определяющих механизм изменений поверхностного гликопротеина gpl20 ВИЧ-1 в течение индивидуальной ВИЧ-инфекции.
Выбранный подход предусматривал использование генетически гомогенных вирусов, а также широкого набора иммунохимических, вирусологических и молекулярно-биологических методов. В связи с этим работа предусматривала решение следующих задач:
Изучить возможность выявления хозяин-специфических факторов в развитии гуморального ответа на ВИЧ.
Изучить взаимосвязь генетических изменений ВИЧ-1 и фенотипических характеристик ВИЧ-1 в течение ВИЧ-инфекции.
Изучить возможные факторы, помогающие вирусу во время ВИЧ-инфекции.
Изучить возможность манипулирования экспрессией хемокиновых рецепторов посредством статинов.
Основные положения, выносимые на защиту:
Индивидуальный гуморальный иммунный ответ к УЗ-петле gpl20 ВИЧ-1 обладает выраженной специфичностью.
Изменения в структуре gpl20 ВИЧ-1, которые происходят в течение ВИЧ-инфекции при смене фенотипа R5->X4, связаны с поддержанием баланса репликативных способностей вируса и его адаптации к иммунному давлению.
Изменение профиля гликозилирования gpl20 является одним из основных механизмов, посредством которых меняется конформация и функциональная специфичность gpl20.
Восстановление адаптированности вируса после приобретения новых свойств, связанных с изменениями в gpl20, происходит посредством компенсаторных мутаций в функционально-связанных областях gpl20.
Вирусы с наиболее уязвимой структурой С04-связывающего домена, возникающие в процессе смены фенотипа R5—»Х4, имеют наибольший протективный потенциал со стороны DC-SIGN-экспрессирующих клеток.
Инкубация DC-SIGN-экспрессирующих клеток с нейтрализованным антителами ВИЧ-1 восстанавливает инфекционную способность вируса, если антитела не направлены на С04-связывающий домен gpl20.
Взаимодействие лангерина с gpl20 является ингибирующим фактором при передаче ВИЧ-1.
Применение статинов уменьшает представленность рецепторов CCR5 на цитоплазматической мембране CD4+ Т клеток и снижает уровень репликации Я5-вирусов.
Научная новизна исследования.
Данные, представленные в работе, отражают новые представления о процессах взаимодействия вирусных и иммунных факторов в процессе ВИЧ-инфекции и объясняют их влияние на патогенез ВИЧ-инфекции. Полученные в работе данные являются оригинальными и не были описаны ранее.
В данном исследовании впервые показано, что специфичность гуморального иммунного ответа на УЗ-петлю поверхностного гликопротеина gpl20 ВИЧ-1 носит индивидуальный характер и не определяется всецело структурой УЗ-петли.
В данном исследовании впервые раскрыта взаимосвязь механизмов реструктуризации gpl20, которые происходят в течение индивидуальной ВИЧ-инфекции при смене фенотипа R5—>Х4, и устойчивости вируса к таким факторам, как наличие нейтрализующих антител и уровень хемокинов.
Впервые показана взаимосвязь между «открытой» конформацией CD4-связывающего домена и уровнем взаимодействия gpl20 с DC-SIGN.
Впервые раскрыт механизм, посредством которого уже нейтрализованные антителами вирусы способны вновь приобретать инфекционные свойства после захвата их DC-SIGN-экспрессирующими дендритными клетками.
Впервые показано, что статины - препараты, оказывающие подавляющее действие на синтез холестерина, способны подавлять репликацию Я5-штаммов ВИЧ-1 через подавление экспрессии CCR5 на клеточной поверхности, а также напрямую, понижая репликативные способности ВИЧ-1.
В данной работе впервые показана анти-ВИЧ-1-протективная роль клеток Лангерганса и их способность ингибировать репликацию вируса посредством взаимодействия лангерина с поверхностным гликопротеином gpl20 ВИЧ-1.
Научно-практическая значимость.
Исследование относится к разряду научно-практических работ.
Изучение компенсаторных механизмов, связанных с возможностью ВИЧ-1 поддерживать свою репликационную способность на фоне иммунного противодействия, имеет большое значение при разработке вакцины против ВИЧ-инфекции.
Достигнутое в данном исследовании повышение чувствительности и специфичности стандартного метода пептидного иммуноферментного анализа позволило выявить индивидуальные отличия гуморального иммунного ответа, что делает метод, изначально разработанный для типирования ВИЧ-1, мощным инструментом в иммунологии при изучении особенностей развития гуморального иммунного ответа.
Изучение защитной функции лангерина может иметь свое применение при разработке анти-ВИЧ-1-микробицидов, ибо сохранение ВИЧ-1-ингибирующего потенциала лангерина представляется чрезвычайно важным, вследствие схожести специфичности таких лектинов, как лангерин и DC-SIGN.
Показанная в исследовании возможность модуляции функциональной сети RANTES-CCR5 посредством статинов, а также прямое действие статинов на ВИЧ-1 позволяет рассматривать возможность включения статинов в курс анти-ВИЧ-терапии, особенно на ранних стадиях ВИЧ-инфекции.
7 Личный вклад автора
Работа выполнена автором на базе следующих научно-исследовательских учреждений: АНО «Биомедицинский центр», ФГУП "Государственный научно-исследовательский институт особо чистых биопрепаратов" Федерального медико-биологического агентства России (ФГУП ГосНИИ ОЧБ), Межведомственная лаборатория по изучению СПИДа, Академический Медицинский центр университета Амстердама (АМЦ) (Нидерланды), Медицинский центр Свободного Университета Амстердама (МЦСУ) (Нидерланды), Медицинская школа Йельского университета (США). Автором выполнены планирование и проведение экспериментальных исследований, теоретическое обобщение полученных результатов и сформулированы выводы. Отдельные разделы выполнены совместно с бывшими и нынешними сотрудниками ФГУП ГосНИИ ОЧБ и Биомедицинского центра Козловым А.П., Емельяновым А.В., Машарским А.Э., Веревочкиным СВ., Мурашевым Б.В. Работа по изучению нейтрализации вирусов, а также выявлению взаимосвязей между адаптацией ВИЧ и хемокиновыми рецепторами, проводилась в тесном взаимодействии с Таисом фан Монтортом (Т. van Montfoort), Рохиром Сандерсом (R. Sanders), Вильямом Пакстоном (W.A. Paxton), Мишелем де Баром (Michel de Baar), Джордиусом Поллакисом (Georgios Pollakis) (АМЦ), что выразилось в ряде совместных публикаций. Работы по изучению взаимосвязи адаптации ВИЧ, патогенеза ВИЧ-инфекции и дендритных клеток проводились совместно с Тенисом Гяйтенбейком (Teunis Geijtenbeek), Иветтой фан Койк (Yvette van Kooik) и Лотой де Витте (Lot de Witte) (МЦСУ), что также нашло отражение в ряде совместных публикаций. Отдельные этапы работы, которые вылились в совместные публикации, проводились совместно с В. В. Лукашевым (Институт вирусологии им. Д. И. Ивановского; АМЦ).
Апробация работы. Материалы, представленные в диссертации, докладывались на следующих конференциях:
IAS 2007 - 4th IAS Conference on HIV Pathogenesis, Treatment and Prevention, 22-25 July 2007 - Sydney, Australia
HIV Pathogenesis and HIV vaccines. Keystone Resort, Keystone, Colorado, USA, March 27 - April 2, 2006.
19lh Meeting of the European Macrophage and Dendritic cell Society (EMDS) 2005, Amsterdam, The Netherlands, 6-8 October, 2005
HIV Vaccines: Current Challenges and Future Prospects. Keystone, USA, April 9 -15, 2005
AIDS Vaccine 2004 International Conference, Lausanne, Switzerland, August ЗО^ерІетЬег 1st, 2004.
12ш International Conference on «AIDS, Cancer and Related Problems», St.-Petersburg, Russia, May 24-28, 2004.
2nd European Conference on Experimental AIDS Research, Stockholm, Sweden, May 31-June 3, 1997.
10lh Conference on Retroviruses and Opportunistic Infections, Boston, USA, 10-14 February, 2003.
2nd IAS Conference on HIV Pathogenesis and Treatment, Paris, France, 13-16 July, 2003
3rd European Conference on Experimental AIDS Research, Munich, Germany, February 28 — March 3, 1998
CIS Congress of Immunological and Allergological Societies, IV International Congress on Immunorehabilitation, I Conference "Vaccines of New Generation and Medical Diagnostic Systems of the Future", Sochi, Russia, July 5-9, 1998.
12th World AIDS Conference, Geneva, Switzerland, June 28 —July 3, 1998.
Публикации. Основные результаты исследования, выводы и положения диссертации опубликованы в 14 статьях в отечественных и иностранных журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 160 страницах текста, состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, результатов собственных исследований, включающих 3 раздела, обсуждения полученных результатов, заключения, выводов и списка литературы, включающего 251 источник. Диссертация иллюстрирована 7 таблицами и 42 рисунками.
