Кандидатбиологических наук А. ЛУШНИКОВА.

Вирусиммунодефицита человека (ВИЧ)открыли в 1983 году сразу в двухлабораториях: в Институте Пастераво Франции, под руководством ЛюкаМонтанье, и в Национальноминституте рака (США), Роберт Галло иего сотрудники. Сейчас уже ни у когонет сомнений в том, что ВИЧ вызываетстрашную болезнь, "чуму ХХвека" - СПИД (это названиерасшифровывается как "синдромприобретенного иммунодефицита").Однако за более чем десятилетнююисторию исследований накопилосьнемало загадок, связанных сразвитием этого заболевания.
Например, у некоторых зараженныхвирусом иммунодефицита людейпризнаки болезни появляются спустянесколько лет или не появляютсявовсе. Оказалось, что существуютлюди, устойчивые к СПИДу. Как многотаких людей, какими особенностямиони обладают, не есть ли это ключ клечению страшной болезни? На этивопросы пытается ответитьпубликуемая статья.

Генетикам давноизвестны гены устойчивости кнекоторым вирусам у мышей, напримерк вирусу лейкоза. Но существуют липодобные гены у человека, и если да,то какова их роль в защите противСПИДа?

Иголка встоге сена

В начале 80-х годовамериканские ученые исследовалимножество людей, которые по тем илииным причинам могли заразитьсявирусом иммунодефицита. Онипроанализировали тысячи образцовкрови и обнаружили, казалось бы,необъяснимое явление: у 10-25%обследованных вирус вообще невыявляется, а около 1% носителей ВИЧ- относительно здоровы, признакиСПИДа у них либо отсутствуют, либовыражены очень слабо, а иммуннаясистема в полном порядке. Неужелисуществует какая-то устойчивость квирусу у некоторых людей? И если да,то с чем она связана?

Стивен О'Брайн иМихаэль Дин со своими коллегами изНационального института рака СШАмного лет вели поиск таких генов учеловека.

Так устроен вирусиммунодефицита человека. Внутринего находится наследственныйматериал - две молекулы РНК, наповерхности - белки оболочки.







Опыты налабораторных мышах, крысах, морскихсвинках и кроликах показали, чтоустойчивость к различным вирусныминфекциям часто определяется целымнабором генов. Оказалось, чтосходный механизм определяет иустойчивость к вирусуиммунодефицита человека.



Сравниввосприимчивость к вирусам у мышей,несущих множество разнообразныхнаборов генов, и у мышей с небольшимчислом генных вариантов, ученыепришли к выводу, что чемразнороднее генетически былиживотные, тем реже они заражалисьвирусом. В таком случае можнопредположить, что в генетическиразнообразных человеческихпопуляциях генные варианты,определяющие устойчивость к ВИЧ,должны встречаться достаточночасто. Анализ заболеваемостиСПИДом среди американцев различныхнациональностей выявил еще однуособенность: более устойчивыамериканцы европейскогопроисхождения, у африканцев иазиатов устойчивость близка к нулю.Чем объяснить такие различия?

Известно, чтомногие гены ответственны завыработку определенных белков.Часто бывает, что один и тот же генсуществует в нескольких измененныхвариантах. Такие "многоликие"гены называются полиморфными, а ихварианты могут отвечать завыработку различных белков,которые по-разному ведут себя вклетке.



Ответ на этотвопрос предложил в середине 80-хгодов американский вирусолог ДжейЛеви из Калифорнийскогоуниверситета в Сан-Франциско. Левии его коллеги пытались выяснить,какие именно клетки в организмепоражает вирус. Они обнаружили, чтопосле того, как вирус заражаетиммунные клетки, они легко узнаютсяиммунными клетками другого типа,так называемыми Т-киллерами(убийцами). Киллеры разрушаютзараженные вирусом клетки,препятствуя дальнейшемуразмножению вируса. Клетки-убийцынесут на своей поверхности особуюмолекулу - рецептор CD Она, какпринимающая антенна, "узнает"сигналы от клеток, зараженныхвирусом, и клетки-убийцы уничтожаютих. Если из крови удалить всеклетки, несущие молекулу CD8, товскоре в организме обнаруживаютсямногочисленные вирусные частицы,происходит быстрое размножениевируса и разрушение лимфоцитов. Нев этом ли ключ к разгадке?



У человека с обычнымиммунитетом клетки-киллеры,несущие на своей поверхностимолекулу-рецептор СD8, выделяютгормоноподобные вещества хемокины.Хемокины взаимодействуют с другимииммунными клетками-мишенями,которые в первую очередь заражаетвирус иммунодефицита. Хемокинысвязываются с белком фузином наповерхности клеток-мишеней и темсамым закрывают доступ в клеткувирусным частицам. Те же клетки,которые вирус все-таки заразил,уничтожаются киллерами. Есликлеток-киллеров с молекулой СD8 учеловека не очень много, он все жезаражается вирусом.

Ахиллесова пятаиммунных клеток

В 1995 году группаамериканских ученых подруководством Р. Галло обнаружилавещества, которые вырабатываются вклетках-киллерах, несущих молекулыCD8, и подавляют размножение ВИЧ.Защитные вещества оказалисьгормоноподобными молекулами,называемыми хемокинами. Этонебольшие белки, которыеприкрепляются кмолекулам-рецепторам наповерхности иммунных клеток, когдаклетки направляются к местувоспаления или заражения.Оставалось найти "ворота",сквозь которые проникают виммунные клетки вирусные частицы,то есть понять, с какими именнорецепторами взаимодействуютхемокины.

Пока молекулярныебиологи распутывали сложный клубоксобытий, происходящих наповерхности клеток, генетикипродолжали поиск геновустойчивости к вирусуиммунодефицита у людей.Американские исследователи изНационального института ракаполучили культуры клеток крови иразличных тканей от сотенпациентов, зараженных ВИЧ. Из этихклеток выделили ДНК для поискагенов устойчивости.

Вскоре послеоткрытия хемокинов Эдвард Бергер,биохимик из Национальногоинститута аллергических иинфекционных болезней в Бетезде,США, обнаружил в иммунных клетках, впервую очередь поражаемых вирусом(их называют клетки-мишени), сложныйпо строению белок. Этот белок как быпронизывает мембраны клеток исодействует "посадке" ислиянию вирусных частиц соболочкой иммунных клеток. Бергерназвал этот белок "фузин", отанглийского слова fusion - слияние.Оказалось, что фузин родственбелкам-рецепторам хемокинов. Неслужит ли этот белок "входнымиворотами" иммунных клеток, черезкоторые вирус проникает внутрь? Втаком случае взаимодействие сфузином какого-нибудь другоговещества закроет доступ вируснымчастицам в клетку: представьте, чтов скважину замка вставляется ключ,и вирусная "лазейка" исчезает.Казалось бы, все встало на своиместа, и взаимосвязь хемокины -фузин - ВИЧ уже не вызываласомнений. Но верна ли эта схема длявсех типов клеток, зараженныхвирусом?

Уравнение сомногими неизвестными

Чтобы понять,насколько сложна эта задача,достаточно вспомнить, что вхромосомах человека содержитсяоколо 100 тысяч различных генов.Проверка хотя бы сотой доли этихгенов потребовала бы несколькихлет напряженной работы. Круггенов-кандидатов заметно сузился,когда ученые сосредоточили своевнимание на клетках, которые преждевсего поражает вирус, - такназываемых клетках-мишенях.

Из множествалюдей с высоким риском зараженияВИЧ отобрали зараженных вирусом итех, кто не стал носителем ВИЧ,несмотря на постоянные контакты сбольными. Среди зараженныхвыделили группы относительноздоровых и людей с быстроразвивающимися признаками СПИДа,которые страдали сопутствующимизаболеваниями: пневмонией, ракомкожи и другими. Ученые изучилиразные варианты взаимодействиявируса с организмом человека.Различный исход этоговзаимодействия, по-видимому,зависел от набора генов уобследованных людей.

Одна изособенностей вирусаиммунодефицита заключается в том,что его гены внедряются внаследственное веществозараженной клетки и"затаиваются" там на время.Пока эта клетка растет иразмножается, вирусные генывоспроизводятся вместе ссобственными генами клетки. Затемони попадают в дочерние клетки изаражают их.

В это же времябельгийские ученые Михаэль Симпсони Марк Парментье выделили гендругого рецептора. Им оказалсябелок, который также служитрецептором для связывания ВИЧ наповерхности иммунных клеток.Только взаимодействие этих двухмолекул-рецепторов на поверхностииммунной клетки создает"посадочную площадку" длявируса.

Выяснилось, чтолюди, устойчивые к СПИДу, имеютмутантные, измененные генырецептора хемокинов - молекулы, ккоторой прикрепляется вирус, чтобыпроникнуть в иммунную клетку. У нихконтакт иммунной клетки с вирусомневозможен, поскольку нет"принимающего устройства".

В июле 1996 годаамериканская исследовательницаМэри Керингтон из Института ракасообщила, что нормальный генрецептора ССR5 обнаруживается лишьу 1/5 обследованных ею пациентов.Дальнейший поиск вариантов этогогена среди двух тысяч больных далудивительные результаты.Оказалось, что у 3% людей, незаразившихся вирусом, несмотря наконтакты с больными, ген рецептораССR5 измененный, мутантный.Например, при обследовании двухнью-йоркских гомосексуалистов -здоровых, несмотря на контакты сзараженными, выяснилось, что в ихклетках образуется мутантный белокCCR5, не способный взаимодействоватьс вирусными частицами. Подобныегенетические варианты были найденылишь у американцев европейскогопроисхождения или у выходцев иззападной Азии, у американцев жеафриканского и восточноазиатскогопроисхождения не нашли"защитных" генов.

Итак, основными"виновниками" зараженияклеток вирусом иммунодефицитаслужат молекулы-рецепторы,названные CCR5 и CD Возник вопрос: чтопроисходит с этими рецепторами приустойчивости к ВИЧ?

Если человек имеетнормальный ген ССR5, то подконтролем этого гена вклетках-мишенях вырабатываетсябелок, который совместно с другимбелком (СD4) служит "посадочнойплощадкой" для вирусаиммунодефицита на поверхностиклетки. Если же ген ССR5 мутантный,то взаимодействия с вирусом непроисходит, и, несмотря на контакт свирусом, человек остается здоровым.



Оказалось также,что устойчивость некоторыхпациентов к инфекции лишьвременная, если они получили"спасительную" мутацию толькоот одного из своих родителей. Черезнесколько лет после зараженияколичество иммунных клеток в кровитаких пациентов снижалось в 5 раз, ина этом фоне развивалисьсопутствующие СПИДу осложнения.Таким образом, неуязвимыми для ВИЧбыли только носители сразу двухмутантных генов.



Продолжениеследует

Но у обладателейодного мутантного гена признакиСПИДа все же развивались медленнее,чем у носителей двух нормальныхгенов, и такие больные лучшеподдавались лечению.

Это заставляетпродолжать поиск геновустойчивости к ВИЧ. Недавноамериканские исследователи О'Брайни М. Дин с коллегами обнаружили ген,который, присутствуя у людей лишь водной копии, задерживает развитиеСПИДа на 2-3 года и более. Значит лиэто, что появилось новое оружие вборьбе с вирусом, вызывающим СПИД?Скорее всего, ученые приоткрыли ещеодну завесу над загадками ВИЧ, и этопоможет медикам в поисках средствлечения "чумы ХХ века". Вмногочисленных популяцияхамериканцев афро-азиатскогопроисхождения мутантные гены так ине найдены, но тем не менее естьнебольшие группы здоровых людей,контактировавших с зараженными.Это говорит о существовании другихгенов защиты иммунной системы отстрашной инфекции. Пока можно лишьпредполагать, что в различныхпопуляциях человека сложились своисистемы генетической защиты.По-видимому, и для другихинфекционных заболеваний, включаявирусный гепатит, также имеютсягены устойчивости квирусам-возбудителям. Теперь уженикто из генетиковне сомневается в существованиитаких генов для вирусаиммунодефицита. Исследованияпоследних лет дали надежду найтирешение такой, казалось бы,неразрешимой проблемы, как борьбасо СПИДом. Кто станет победителем впротивоборстве ВИЧ - человек,покажет будущее.

Не так давноисследователи обнаружилиразновидности чрезвычайноагрессивных вирусов. Людей,зараженных такими вирусами, неспасает даже присутствие двухмутантных генов, обеспечивающихустойчивость к ВИЧ.

Словарик

Поматериалам "Scientific American".

Рецепторыклеток - особые молекулы наповерхности, которые служат"опознавательным знаком" длявирусных частиц и других клеток.

Т-киллеры -иммунные клетки, которыеуничтожают зараженные вирусомклетки.

Хемокины -гормоноподобные вещества наповерхности иммунных клеток,которые подавляют размножениевируса в организме.

Ген рецептора - ген, ответственный за выработкусоответствующего белка.

Мутантные гены - измененные гены, не способныеконтролировать выработку нужногобелка.

Культура клеток - клетки, развивающиеся внеорганизма, в питательной средепробирки.

Наука- здравоохранению

Клетки-мишени - иммунные клетки, которые в первуюочередь поражает вирус.