Введение

В настоящее время пациенты с ВИЧ нуждаются в лечении на протяжении всей жизни. Разработка способов излечения требуется для восстановления нормальной продолжительности жизни, функции иммунной системы, снижения влияние цены на пациента, его семью, уменьшение затрат системы здравоохранения страны, снижения заболеваемости, смертности, снижения токсического воздействия лекарственных препаратов на органы во избежание последующей утраты их функций, в частности, почек, печени, сердца, костного мозга и нервной системы, а также во избежание нежелательного лекарственного взаимодействия и ускорения процессов старения [1].

С момента появления высокоактивной антиретровирусной терапии с 1996 года произошел прорыв в ведении пациентов с ВИЧ-инфекцией в плане “функционального” лечения. Однако, в любое время, у этих пациентов может развиться вирусемия, когда они прекращают терапию или у них развивается резистентность к антиретровирусной терапии (АРТ) [ 2 , 3 , 4 , 5 , 6 ]. Основным барьером для стерилизующего лечения является наличие “латентного резервуара”; популяция ВИЧ-инфицированных клеток, которые сохраняются в течение всей жизни человека, несмотря на АРТ и ВИЧ-специфический иммунный ответ [3,4]. Ликвидация вирусного резервуара, переход вируса в латентную форму восприимчивую к АРТ, а также инактивация резервуара навсегда предотвратили бы возобновление вирусного инфекционного процесса после прекращения лечения. Таким образом, первостепенное значение в исследовании приобретает выявление различных источников вирусных резервуаров, таких как латентные CD4–клетки, центральная нервная система - микроглиальные клетки, макрофаги, моноциты (мононуклеарные клетки периферической крови), репродуктивная система, лимфатические узлы, селезенка и ткани кишечника [5].

Аллогенная трансплантация гемопоэтических стволовых клеток от донора, гомозиготного по ВИЧ-резистентности CCR5Δ32 мутации[7], изменение в геноме с использованием методов генной инженерии, “kick and kill” (также известная как “shock and kill”), изменения иммунной системы для лучшей очистки от ВИЧ-инфицированных компонентов, “Hit early and Hit hard” (раннее лечение) – это некоторые из стратегий, которые будут обсуждаться ниже [1].

Генетические стратегии

Ко-рецептор CCR5 (или CRCX4) необходим для проникновения ВИЧ в клетку CD4. Около 1% населения Кавказа [ 8 ] и 1,44% населения Западной Африки[ 9 ] имеют мутацию, известную как Delta 32, унаследованную от обоих родителей, которая предотвращает появление протеина CCR5 на поверхности клетки.

Поскольку ВИЧ проникает в клетку через молекулы CCR5, при их отсутствии ВИЧ не может проникнуть. Они невосприимчивы к ВИЧ-инфекции. Распространенность дефекта гена Delta 32 (отсутствие CCR5) в других сообществах должна быть оценена в будущем [6]. Хотя предыдущее изучение показывало делецию у 2% гетерозигот CCR5Δ32 у 300 обследованных женщин, эти 6 женщин принадлежали к мусульманской общине, как было сообщено, среди мусульман Северной Индии [10].

Пересадка стволовых клеток

Стволовые клетки - недифференцированные биологические клетки, которые могут дифференцироваться в специализированные клетки и могут делиться (посредством митоза) для того чтобы произвести больше стволовых клеток. Выделяют два основных типа стволовых клеток, а именно эмбриональные стволовые клетки и взрослые стволовые клетки. Стволовые клетки также могут быть взяты из пуповинной крови сразу после рождения. Стволовые клетки и клетки-предшественницы действуют как система репарации для таких органов, как кровь, кожа или ткань кишечника. Взрослые стволовые клетки часто используются в медицинских целях, например, в трансплантации костного мозга. Костный мозг является богатым источником взрослых стволовых клеток [7]. Долгосрочный контроль ВИЧ возможен при трансплантации стволовых клеток CCR5 Delta32/Delta32 [ Рисунок 1].

Благодаря этой теории один пациент был полностью излечен [11].

Берлинский пациент

Тимоти Рэй Браун, ВИЧ-положительный американец, живущий в Германии, страдал лейкемией, в феврале 2007 получил трансплантацию стволовых клеток от донора, несущего редкую, унаследованную мутацию гена (CCR5Δ32), которая, возможно, делает носителей практически невосприимчивыми. Тимоти дважды перенес трансплантацию стволовых клеток, поскольку не было адекватного ожидаемого ответа после первой попытки. Казалось, что пересадка трансплантата привела к излечению от обеих болезней, что давало надежду врачам. Однако этот процесс трансплантации является не только дорогостоящим, но и невероятно болезненным и сложным, и требует от пациента начать совершенно новый режим приема лекарств.

Только после поиска 70 доноров Тимоти Браун получил свою трансплантацию. Пациент не получал АРТ, количество CD4 клеток было нормальным. Уровень рибонуклеиновой кислоты ВИЧ был более низким, чем у типичных пациентов, получающих АРТ. ВИЧ был обнаружен в ректальном биоптате одной из лабораторий. ВИЧ не был обнаружен в спинномозговой жидкости или мононуклеарных клетках периферической крови. Репликации-компетентный ВИЧ не был обнаружен [7].

Тем не менее, два “бостонских пациента” —прозвище в штате Массачусетс, где они лечились, получали трансплантацию костного мозга с клетками, которые не были устойчивы к ВИЧ [7 ]. Исследователи сообщили, что вирусный инфекционный процесс восстановился у обоих бостонских пациентов [12].

Другие генетические манипуляции

С помощью цинковопальцевых нуклеаз ферменты для редактирования ДНК, устраняющие экспрессию CCR5 клетками CD4 могут быть безопасными, а модифицированные клетки имеют период полураспада 48 недель, но это было дорогостоящим и трудноконтролируемым процессом [13].

Используя технологию генного редактирования CRISPR/Cas, команды Cowan и Rossi «выбили» рецептор CCR5 из стволовых клеток крови, которые, как они показали, могут привести к образованию дифференцированных клеток крови, у которых не было CCR5. В теории, такие ген-отредактированные стволовые клетки могли бы быть введены пациентам с ВИЧ через трансплантацию костного мозга, процедуру, используемую для того чтобы трансплантировать стволовые клетки крови пациентам с лейкозом, для того чтобы стимулировать устойчивость к ВИЧ у иммунной системы [14]. 

Исследователи разработали молекулу известную как химерный антигенный рецептор (CAR) и ввели ген той молекулы в кроветворные стволовые клетки, которые они трансплантировали мышам, генетически модифицированным для изучения иммунной системы человека. Это значительно уменьшило уровень ВИЧ у мышей с генетической терапией которая индуцирует иммунные клетки для лучшей борьбы с вирусом. 

CAR является двухкомпонентным рецептором, который распознает антиген (например, ВИЧ) и в этом случае индуцирует иммунные клетки обнаруживать и уничтожать ВИЧ-инфицированные клетки. Трансплантация стволовых клеток крови, несущих CAR, дала начало функциональным иммунным клеткам, которые могут уничтожать ВИЧ у мышей. Следствием этого стало то, что у мышей произошло снижение вирусной нагрузки на 80-95%. Исследователи пришли к выводу, что такая генетическая терапия может быть осуществима у ВИЧ-позитивных людей [15].

Метод “kick and kill” (“shock and kill”)

В настоящее время, причина по которой мы не можем достигнуть полного излечения с помощью АРТ, несмотря на то, что мы достигли снижения вирусной нагрузки до уровня неопределяемой, является присутствие дремлющего вируса или латентности ВИЧ. При “shock and kill” иммунные стимуляторы выводят латентный вирус из скрытых резервуаров, а затем пытаются уничтожить реактивированный ВИЧ.

Был определен фермент, который называется гистондеацетилаза (HDAC) который отвечает за поддержание латентности. Несколько фармацевтических компаний изучают HDAC-ингибиторы. Некоторые исследования in vitro HDAC казались многообещающими, но еще не были подтверждены клиническими исследованиями. Приток этих латентных CD4-ВИЧ-инфицированных клеток препаратами, такими как Vorinostat и Panobinostat (ингибиторы HDAC), в кровоток, делает их восприимчивыми к АРТ после экспрессии из этих резервуаров [16].

Ингибиторы гистондезацетилазы обладают широким спектром эпигенетической активности. Vorinostat продается под названием Zolinza для лечения Т-клеточной лимфомы кожи (CTCL) [17]. Это было одобрено Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США для лечения CTCL 6-ого октября 2006. Они вымывают вирус из резервуара в циркуляторное русло. Доза составляет 400 мг [18].

GS–9620 – агонист TLR7 [19] и агонист протеинкиназы C бриостатин-1 [20 ] являются некоторыми другими лекарственными средствами на стадии разработки. Исследования с приматами прошли успешно.

Ромидепсин (Celgene), другой ингибитор гистондеацетилазы, в виде препарата для внутривенного введения 5 мг/м2 один раз в неделю в течение 3 недель при продолжении АРТ, безопасно индуцировал транскрипцию ВИЧ-1, в результате чего в плазме РНК ВИЧ-1 была легко обнаружена с помощью стандартных коммерческих анализов, демонстрирующих, что значительное изменение латентности ВИЧ-1 in vitro возможно без ослабления Т-клеточного иммунного ответа. Эти выводы имеют серьезное значение для будущих испытаний, направленных на ликвидацию резервуара ВИЧ-1 [21].

Было обнаружено, что значительно уменьшает скорость реактивации иммунных клеток, латентно инфицированных ВИЧ, природное соединение, названное Кортистатин. Кортистатин А был выделен из морской губки, известной как corticium simplex. Было показано, что он ингибирует Tat, вирусный белок, который играет важную роль в индукции вируса к репликации. Это исследование показало, что соединение снижает вирусную реактивацию в среднем на 92,3% [22].

Иммунологический подход

Введение векторной вакцины Rhesus-CMV, содержащей SIV Gag, Rev/Tat/Nef, Env и Pol привело к контролю SIV-инфекции (вирус иммунодефицита обезьян) у приматов. После начальной виремии, вирусная нагрузка, что интересно, ДНК SIV стала неопределяемой после 30 недель инфекции. Данные также подтверждают, что уровни репликационно-компетентного вируса в резервуаре со временем снижались. Результаты показывают, что вакцина способствовала клиренсу вируса [23].

SAV001-H является первой профилактической вакциной против ВИЧ с использованием «убитой», или "мертвой версии" вируса ВИЧ-1. SUV 001 Sumagen уникальна и отличается от других вакцин, поскольку использует генетически модифицированный геном вируса и таким образом утрачивает свою патогенность и после этого деактивирует свою вирулентность посредством химической обработки и облучения, в результате чего получается первый “полностью убитый вирус” вакциной против ВИЧ [ рисунок 2].

Исследователи не наблюдали никаких серьезных нежелательных эффектов и неожиданно обнаружили индукцию в продукции антител. Антитела против антигена капсида p24 увеличилось в 64 раза в некоторых вакцинах, в то время как антитела против поверхностного антигена gp120 увеличилось до восьми раз. p24 является структурным белком, который составляет большую часть ядра ВИЧ, также известного как “капсид". Высокие уровни p24 присутствуют в сыворотке крови заново зараженных лиц во время короткого периода между инфекцией и сероконверсией, делая анализ на антиген p24 полезным в диагностике первичной ВИЧ-инфекции. Гликопротеин gp120 необходим для присоединения к рецепторам поверхности клетки, а также позволяет ВИЧ проникать в клетки. Повышенные титры антител поддерживались в течение 52-недельного периода исследования.

Еще одна перспективная вакцина – это вакцина Канга. Здесь также используется «убитый» ВИЧ-1, аналогично вакцинам, разработанным для полиомиелита, гриппа и бешенства. ВИЧ-1 также является генно-инженерным; это повышает его профиль безопасности и даёт возможность его производства в больших количествах [24].

Учёные испытали иммуноген eOD-GT8 60mer, белковую наночастицу предназначенную для того, чтобы имитировать часть протеина оболочки ВИЧ, а также связывания и активации B-клеток для выработки антител, необходимых для борьбы с ВИЧ. EOD-GT8 60mer был разработан в лаборатории Schief и был испытан на моделях мышей, выведенных лабораторией Nemazee для получения человеческих антител. Исследователи показали, что иммунизация с EOD-GT8 60mer приводит к появлению "предшественников" антител с некоторыми из признаков, необходимых для распознавания и блокирования ВИЧ-инфекции, что позволяет предположить, что eOD-GT8 60mer мог быть хорошим первым шагом в плане иммунизации против ВИЧ. В настоящее время исследователи изучают другие иммуногены, которые смогли бы работать в сочетании с eOD-GT8 60mer [25].

Раннее лечение

” Hit early and Hit hard " – означает, что лечение следует начинать как можно раньше во время первичной ВИЧ-инфекции (острой инфекции). То есть сильно ударить АРТ до того, как в организме появится скрытый резервуар.

Ребёнок из Миссисипи

Мать ребенка не была идентифицирована как ВИЧ-положительная до начала родов. Она не получала АРТ. После подтверждения наличия у ребенка антител к ВИЧ АРТ начали в течение 30 ч после рождения. К 18 месяцам ребенок ушёл из-под наблюдения врачей. АРТ прервалась более чем на год и через 2 года ребенок снова был на обследовании. Удивительно, но вирусная нагрузка не была обнаружена у ребенка. АРТ не проводилась, и ребенок находился под постоянным наблюдением. Однако рецидив случился через 3 года [26].

Выводы

Есть много других исследований, которые также происходят во всем мире. Перечисление всего выходит за рамки данной статьи. Новые отчеты, поступающие ежедневно, демонстрируют обнадеживающие результаты. Некоторые из этих исследований приближаются к завершению. Мы можем ожидать разработки «стерилизующего» лечения ВИЧ-инфекции в течение 5-10 лет.