|
Результаты, о которых идет речь, были получены не то что бы чисто случайно, но всё же благодаря немалому везению (впрочем, то же самое можно сказать о великом множестве других научных открытий). В отделе межклеточных взаимодействий NICHD, который возглавляет Марголис, уже давно изучают последствия совместного инфицирования различных тканей вирусом человеческого иммунодефицита и другими патогенными микробами. Подобные исследования (а они ведутся во многих лабораториях) очень важны как для науки, так и для практической медицины.
Давно известно, что наличие вируса иммунодефицита человека (ВИЧ) не только осложняет течение инфекционных заболеваний, но также увеличивает риск возникновения патологий, вызываемых относительно безвредными микроорганизмами. Чаще всего это происходит благодаря общеизвестному подавлению активности иммунной системы этим вирусом. Однако случается, что ВИЧ отягощает течение других заболеваний и в тех случаях, когда он еще не успевает приступить к уничтожению иммунных Т-клеток (речь, конечно, идет о CD4+-лимфоцитах, которые являются главным объектом его атаки). С другой стороны, некоторые микробы способны частично подавлять репликацию ВИЧ и тем самым замедлять прогресс СПИДа. Отсюда следует, что ВИЧ в состоянии непосредственно взаимодействовать с другими инфекционными агентами в тех тканях и органах, где он с ними сосуществует. Есть все основания считать, что такие взаимодействия могут приводить к весьма нетривиальным эффектам.
Леонид Марголис и его коллеги занимались, в частности, контактами между ВИЧ и различными разновидностями герпес-вирусов (точнее, вирусов человеческого герпеса, HHV). Их не так уж и мало, в общей сложности восемь. Помимо общеизвестных вирусов простого герпеса первого и второго типов (Herpes simplex virus), которые приводят к появлению сыпи на коже или слизистых оболочках, в эту группу входят вирус Эпштейна–Барра (Epstein–Barr Virus), цитомегаловирус (Cytomegalovirus), вирус ветряной оспы (Varicella zoster virus), а также еще тройка герпес-вирусов, занумерованных цифрами 6, 7 и 8. HHV-8 провоцирует саркому Капоши и еще некоторые злокачественные опухоли, в то время как HHV-6 и HHV-7 чаще всего либо не дают никаких симптомов, либо вызывают у маленьких детей малоопасные кожные раздражения, которые обычно исчезают без лекарственного лечения. По данным медицинской статистики, не менее 95% людей в детстве заражаются этими вирусами, которые продолжают потихоньку размножаться в организме под контролем иммунной системы.
Марголис и его сотрудники сначала изучали сосуществование ВИЧ и вируса простого герпеса второго типа (HHV-2) в культурированных кусочках человеческой лимфоидной ткани, а также ткани шейки матки и ректосигмоидного отдела ободочной кишки (поскольку эти ткани служат входными воротами для ВИЧ). В ходе этих экспериментов они использовали вещества, блокирующие размножение того или иного вируса. Для подавления герпес-вируса они использовали ацикловир (Acyclovir), один из синтетических препаратов, созданных в лаборатории лауреата Нобелевской премии 1988 года Гертруды Элайон (Gertrude B. Elion).
Это лекарство (торговое название зовиракс) вот уже четверть века применяется в клинической практике и прекрасно работает как против обеих разновидностей вируса простого герпеса, так и против вируса ветряной оспы (эта тройка образует альфа-тип вируса герпеса). Ацикловир также замедляет размножение остальных вирусов герпеса (типы бета и гамма), хотя и с меньшей эффективностью. Экспериментаторы ожидали, что он просто выведет из игры HHV-2, но никак не повлияет на динамику ВИЧ. Однако тут-то их и подстерегала неожиданность. В образцах ткани, на которые воздействовали ацикловиром, резко снизилась концентрация обоих вирусов — как герпес-вируса, так и ВИЧ. В этом и состояло первичное открытие.
Сей результат поставил исследователей в тупик. Ацикловир ведь не раз проверяли на ВИЧ-инфицированных культурах СD4+-лимфоцитов, однако он никак не влиял на размножение вируса. Столкнувшись с этой загадкой, экспериментаторы взяли новые ткани тех же типов, теперь уже по отдельности заразили их обоими вирусами и тогда уже ввели ацикловир. Пролиферация вируса герпеса, как и ожидалось, сразу застопорилась, но то же самое случилось и с вирусом иммунодефицита. Так что ситуация стала еще непонятней. Эти опыты были повторены на клеточных культурах лимфоцитов-хелперов. Там уже всё было по учебнику: ацикловир действовал только против герпеса.
После этого стало очевидно, что парадоксальное воздействие ацикловира на ВИЧ как-то связано со средой его обитания. Уяснив это, экспериментаторы решили поискать следы вирусов герпеса в тех тканях, с которыми они раньше работали. Эти ткани, взятые от 38 доноров, были послеоперационными «обрезками», полученными из хирургических клиник. Естественно, это были ткани, свободные от вируса простого герпеса. Оказалось, однако, что все доноры, кроме одного, были в детстве инфицированы HHV-6 и другими видами герпес-вируса. А вот чистые лабораторные культуры T-лимфоцитов, на которых ставили контрольные эксперименты, никаких вирусов, конечно, не содержали. Отсюда следовал вывод, что ацикловир блокирует вирус СПИДа при каком-то участии вируса герпеса.
Со временем этот парадокс удалось разрешить. Как оказалось, он непосредственно связан с биохимическим механизмом воздействия ацикловира на герпес-вирус, который еще в начале 80-х годов независимо друг от друга установили Гертруда Элайон и Генри Балфур (Henry H. Balfour). Дело в том, что ацикловир в чистом виде практически никак не влияет на поведение герпес-вируса. Такое воздействие оказывает его трифосфат, то есть ацикловир, к молекуле которого подцеплены три фосфатные группы PO3H2. Трижды фосфорилированный ацикловир встраивается в вирусную ДНК (точнее, его туда вставляет вирусная полимераза) и останавливает ее дальнейший синтез. Этим и объясняется его воздействие на герпес.
|
В живых клетках процессы фосфорилирования катализируются ферментами из семейства киназ (они же фосфотрансферазы). Правда, те киназы, которые присутствуют в клетках, атакуемых герпес-вирусом, фосфорилируют ацикловир чрезвычайно медленно. Но и сам вирус производит фермент этого же типа — тимидин-киназу. Этот белок присоединяет фосфатную группу к молекуле ацикловира примерно в 3000 раз быстрее, чем клеточные киназы. Так возникает монофосфат ацикловира, который клеточные киназы уже без труда достраивают сначала до дифосфата, а потом и до трифосфата. Так что герпес-вирус фосфорилирует ацикловир себе же на погибель. Стоит отметить, что нефосфорилированный ацикловир практически никак не влияет на внутриклеточные процессы. Поэтому его можно принимать в огромных дозах, не опасаясь побочных эффектов — ведь он действует только на клетки, инфицированные герпесом.
Учет этого обстоятельства оказался ключом к разгадке. Поскольку вирус герпеса инициирует тройное фосфорилирование молекул ацикловира, было естественно предположить, что такие модифицированные молекулы обладают антиспидовым потенциалом. Эта гипотеза оправдалась Оказалось, что трифосфат ацикловира вмешивается в работу фермента, который позволяет вирусу СПИДа копировать свою генетическую информацию в атакованной клетке. В самом вирусе информация записана на молекулах рибонуклеиновых кислот, но, чтобы встроиться в клеточные ядра, вирус должен ее переписать на молекулы ДНК. Такую задачу выполняет обратная транскриптаза, которую и блокирует модифицированный ацикловир. Эта гипотеза была доказана прямыми экспериментами, выполненными соавторами Марголиса — профессором Университета Эмори Раймондом Шинази (Raymond F. Schinazi) и канадским молекулярным биологом Маттиасом Гётте (Matthias Gotte).
Подведем итоги. Леонид Марголис и его коллеги экспериментально доказали, что трифосфат ацикловира по своему действию аналогичен противоспидовым препаратам из группы ингибиторов обратной транскриптазы. Это означает, что он может помочь в лечении тех ВИЧ-инфицированных пациентов, которые уже претерпели столкновение с герпес-вирусом — а таких, напомню, абсолютное большинство. Правда, еще предстоит установить, какая степень заражения теми или иными видами герпеса нужна для эффективного запуска фосфорилирования ацикловира и какие его дозы нужны для подавления репликации ВИЧ. На этот вопрос ответят только клинические испытания, которые уже ведутся. Стоит подчеркнуть, что ацикловир стал бы очень дешевым противоспидовым лекарством, ибо он по давности лет уже не защищен патентами.
Но есть и другая возможность. Как я уже отметил, монофосфат ацикловира прекрасно фосфорилируют и клеточные киназы. Для его получения, в принципе, не обязательно обращаться к помощи герпес-вируса. Команда Марголиса синтезировала это вещество и доказала, что оно подавляет размножение ВИЧ в клеточных культурах. Поэтому не исключено, что монофосфат ацикловира окажется самостоятельным антиспидовым лекарством. Однако это вещество, в отличие от собственно ацикловира, клинически не апробировано. Так что для демонстрации его безопасности и проверки терапевтического потенциала потребуются серьезные лабораторные тесты и клинические испытания, которые даже при самом благоприятном исходе растянутся на несколько лет.
