Марина Ридовна Бобкова — профессор, доктор биологических наук и главный специалист НИИ вакцин и сывороток им. И.И. Мечникова.
Открытие ВИЧ
Не так давно отмечалось 40-летие открытия ВИЧ: в 1981 году появились публикации, в которых описывались случаи пневмоцистной пневмонии и саркомы Капоши среди мужчин, практикующих секс с мужчинами. В то время уже были известны ретровирусы — вирусы, в жизненном цикле которых присутствует этап обратной транскрипции — других животных и даже человека. Так, в 1981 и 1982 гг. Роберт Галло открыл Т-лимфотропные вирусы человека 1 и 2 типа, а в 1983-м Галло параллельно с Люком Монтанье открыли Т-лимфотропный вирус 3 типа, сейчас известный под названием ВИЧ-1.
ВИЧ передался людям от шимпанзе — это классический случай зооноза; ВИЧ-1 представляет собой вирус иммунодефицита шимпанзе, хотя не вызывает у животных болезни. Известно, что случаев перехода от шимпанзе к человеку было несколько, поэтому существует и несколько линий вируса: O, N, M и P (причем линия P передалась человеку от горилл, а гориллам — от шимпанзе). Все эти случаи произошли приблизительно в 1920-х гг. в Африке и, скорее всего, были связаны с охотой: вирус передавался через кровь, когда порезы на руках охотников местных племен контактировали с кровью животного. ВИЧ очень изменчив и склонен к рекомбинации, поэтому со временем сформировались разные подтипы вируса. Сейчас их насчитывается 14, хотя эта цифра постоянно изменяется.
Природные пути передачи ВИЧ — через половой акт, а также вертикально от матери к ребенку. Существует и «искусственный» путь передачи — через кровь и ее продукты в ходе переливания крови, при использовании нестерильных шприцов, при трансплантации и т. д. Важно, что вирус не передается при укусах кровососущих насекомых, при бытовых контактах, через слюны или слезы.
Лекарства
Когда о ВИЧ-инфекции только стало известно, ее пытались лечить интерферонами — естественными противовирусными средствами. Однако это не сработало.
В 1987 году для лечения ВИЧ «перепрофилировали» азидотимидин — препарат с антибактериальной и антигрибковой активностью. Хотя он и быстро снижал вирусную нагрузку, потом она восстанавливалась до прежнего уровня. В 1995 году начали применять битерапию двумя ингибиторами обратной транскриптазы, а в 1996-1998 гг. появилась комбинированная тритерапия препаратами, которые направлены на три этапа жизненного цикла вируса. Именно тритерапией продолжают пользоваться и сейчас.
Теоретически для того, чтобы полностью уничтожить ВИЧ в организме пациента, принимающего такую терапию, должно было понадобиться всего 2,5 года. На практике этого не происходило — и поэтому людям пришлось подробнее разбираться в особенностях жизненного цикла ВИЧ, что значительно подтолкнуло развитие иммунологии.
Чтобы проникнуть в клетку, вирус распознает на ее поверхности определенный рецептор, сбрасывает внешние оболочки, а после попадания в клетки — еще и внутренние, обнажая свою РНК. После обратной транскрипции полученная ДНК отправляется в ядро — в этом ей помогает множество как вирусных, так и клеточных белков — и встраивается в одну из хромосом генома, для чего используется фермент интеграза. Эта «вставка» называется провирусной ДНК, и она навсегда остается в геноме клетки. После транскрипции и трансляции происходит сборка вирусных частиц, которые отпочковываются от клетки, проходят процесс созревания при помощи протеазы, а потом новые вирусные частицы могут заражать другие клетки.
Основные мишени антиретровирусной терапии (АРТ) — те, блокировка которых должна помешать проникновению вируса в клетку, а также блокировать активность обратной транскриптазы, интегразы и протеазы. Соответственно, цель АРТ — не только ограничить размножение вируса, но и повысить количество CD4+ Т-клеток, замедлить прогрессирование болезни и предотвратить передачу инфекции другим людям.
С момента появления ВИЧ почти каждый год появляются все более эффективные, менее токсичные, более дешевые и удобные препараты. Благодаря АРТ ожидаемую продолжительность жизни ВИЧ-положительного человека удалось повысить с 27 лет в 1995 году до 82 лет в 2012-м (при условии, что человек заразился в 20).
Вместе с тем, согласно данным ВОЗ на 2023 год, сейчас в мире живет 39,9 млн ВИЧ-положительных людей, при этом их число растет. Растет и число людей, получающих АРТ, и наблюдается общий тренд к снижению смертности.
Текущая стратегия ВОЗ — остановить распространение ВИЧ-инфекции к 2030 году. Для этого сформулирована концепция «95-95-95»: 95% людей с ВИЧ должны знать свой статус, из них 95% должны получать АРТ, а из тех, кто получает, 95% должны наблюдать успешный результат терапии. Пока что эту стратегию не удается реализовать, причем хуже всего обстановка в Восточной Европе и на Ближнем Востоке. Число новых случаев там растет, даже если в остальных регионах падает. Та же ситуация — со смертностью. Причина в том, что программы АРТ получают недостаточно финансирования.
Контроль, но не излечение
Есть проблемы и у самой АРТ. Препараты часто токсичны и дорогостоящи, трудно соблюдать строгий график приема (как из-за того, что таблеток много и их нужно принимать несколько раз в сутки, так и из-за стигмы — люди могут бояться, что их застанут за приемом «этих» лекарств). Так как ВИЧ очень изменчив, у 40% пациентов развивается лекарственная устойчивость. Конечно, главная проблема АРТ — невозможность полного излечения.
При приеме АРТ вирусная нагрузка падает сначала быстро, потом — медленно, но в какой-то момент она достигает некого низкого порогового значения и дальше не уменьшается. То есть у пациентов всегда есть стабильная низкая вирусная нагрузка — 1–3 копии вирусной РНК на миллилитр. Если по какой-то причине они перестанут принимать лекарства, то вирус воспользуется ситуацией и начнет размножаться.
Этот факт говорит о том, что в организме пациентов есть резервуары, в которых присутствуют репликативно компетентные вирусы. Они могут сохраняться годами даже при АРТ. Выделяют анатомические и клеточные резервуары.
Анатомические резервуары образуются в тех зонах организма, куда просто не проникают лекарства. Они образуются уже на 5–7-й день после заражения. Пример такого резервуара — лимфоузлы. В них находятся дендритные клетки, которые не только презентируют антиген другим клеткам, но и приносят вирусные частицы, как троянские кони, способствуя формированию резервуара ВИЧ в лимфоузлах. Там же находятся наивные и эффекторные CD4+ Т-клетки, которые тоже заражаются от других по механизму «клетка-клетка». Также в лимфоузлах присутствуют фолликулярные Т-хелперы — резидентные клетки, которые находятся там с эмбрионального периода и никогда оттуда не выходят, поэтому лекарства в принципе не могут их достигнуть.
Еще один анатомический резервуар ВИЧ — это центральная нервная система. Из-за гематоэнцефалического барьера в мозг не попадают ни лекарства, ни CD8+ Т-клетки, которые могут бороться с вирусами. Зато в мозг могут проникать макрофаги, а еще там живут резидентные микроглиальные клетки, которые могут заражаться ВИЧ.
Существование клеточных резервуаров в организме объясняется феноменом латентности ВИЧ. Вирус может интегрироваться в геном, но дальше ничего не будет происходить: вирусные частицы не будут образовываться, а вирус будет существовать в виде латентного провируса. Это возможно, если клетка находится в состоянии покоя, как, например, иммунные клетки памяти. При активации Т-клеток часть их всегда умирает в ходе апоптоза, но другая часть переходит в клетки памяти — так образуется иммунологическая память. В результате провирусы в их геноме позднее могут активироваться и начать вырабатывать вирусные частицы.
Вот поэтому в организме пациентов на АРТ все равно сохраняется вирусная нагрузка. Хотя она незначительная, даже ее достаточно для гиперактивации иммунной системы, и 99% CD4+ Т-клеток в организме гибнут в ходе апоптоза именно из-за нее, даже если никогда не встречались с вирусом сами.
Иммунная система при ВИЧ: мишень для вируса и для себя самой
Обычно, когда в организме появляется антиген, происходит клональная активация Т-клеток. Она приводит к пролиферации эффекторных клеток, которые начинают вырабатывать различные молекулы: цитокины у CD4+ Т-клеток, гранзимы и перфорины у CD8+ Т-клеток. После активации клетки умирают, чтобы иммунная система вернулась в исходное состояние.
При ВИЧ-инфекции же происходит не клональная активация Т-клеток, а неспецифическая. Из-за этого активируются вообще все клоны. Медленно, но постепенно (в среднем инфекция протекает 11 лет) вовлекается все больше иммунных клеток, они погибают, начинается иммунодефицит. В итоге сокращаются популяции наивных клеток и клеток памяти, а вот уровень эффекторных клеток постепенно растет.
Существует несколько теорий о том, что является причиной гиперактивации иммунитета при ВИЧ. Одна из них — транслокация микробов: при ВИЧ-инфекции повреждается лимфоидная ткань кишечника, так как в ней много зараженных CD4+ Т-клеток, в итоге повышается проницаемость кишечника, и бактерии его микробиоты или их антигены могут выходить за пределы кишечника. Марина Бобкова отметила, что скептически относится к этой теории, так как у всех обезьян Старого света есть свои ретровирусы, у них высокая вирусная нагрузка и наблюдается транслокация микробов, но это не приводит к гиперактивации иммунитета.
Другая, более правдоподобная теория связана с секрецией белков ВИЧ. В клетках вырабатывается избыток вирусных белков, как белка оболочки, так и регуляторных, что служит сигналом для активации иммунных клеток.
Гиперактивации иммунитета также способствуют дефектные провирусы. В провирусах могут накапливаться мутации — делеции, инсерции, нонсенс-мутации и др. Такие провирусы не могут произвести полноценные вирусные частицы, но в ходе транскрипции и трансляции их генов могут образовываться дефектные РНК или дефектные белки. Даже на этапе появления РНК в клетке это приводит к врожденному иммунному ответу и воспалению. Следовательно, ВИЧ даже не должен быть полноценным, чтобы оказывать разрушительное влияние на организм.
Даже у самых успешных пациентов происходит гиперактивация иммунитета. У них может восстановиться численность CD4+ Т-клеток, может не быть вирусной нагрузки, но уровень активации иммунитета все равно постепенно растет. На фоне этого повышаются риски сердечно-сосудистых и нейрокогнитивных заболеваний, как и других проблем со здоровьем.
Можно ли вылечить ВИЧ-инфекцию?
В настоящее время существует две стратегии излечения ВИЧ: полная эрадикация вируса, когда вообще нет резервуаров РНК и ДНК, либо функциональное излечение, когда сохраняется функция иммунитета и терапия не требуется. Для излечения ВИЧ активно развиваются клеточные технологии и генная терапия.
Некоторые подходы основаны на том факте, что у части людей есть генетическая устойчивость к ВИЧ. Она обеспечивается мутацией рецептора CCR5 Δ32: в результате вирус не может проникнуть в клетки. Такая мутация в гетерозиготе встречается у 10–15% населения, в гомозиготе — у 1%. При этом у разных популяций частота этой мутации разная: если в Скандинавии она есть у 10% населения, то в Африке ее вообще нет.
Отсюда один из подходов к излечению ВИЧ — трансплантация стволовых клеток с мутацией CCR5 Δ32. Этот подход уже привел к полному излечению ВИЧ у нескольких индивидов. Так, «берлинскому пациенту» в 2009 году на фоне острого лейкобластного лейкоза сделали трансплантацию гематопоэтических клеток с такой делецией. Хотя ни до процедуры, ни после нее он не получал АРТ, пациент прожил еще около 10 лет, а ДНК и РНК ВИЧ у него не находили.
На текущий момент известно уже 7 случаев полного излечения от ВИЧ: у всех были разные виды рака, всем делали переливание клеток крови с мутацией CCR5 Δ32, и ремиссия у них длится от 2 до 13 лет. Помогало даже переливание клеток с мутацией в гетерозиготе. Существует инициатива ICISTEM по созданию виртуального банка клеток с такой делецией.
Генная терапия ВИЧ подразумевает нокаут гена CCR5 с помощью CRISPR/Cas9. В 2018 году такая процедура, проведенная в Китае на человеческих эмбрионах доктором Хэ Цзянькуем, вызвала скандал. Однако в результате у одного ребенка получился полный нокаут по CCR5, у другого — мозаицизм. Если же такую терапию вводили взрослому человеку, то нокаута добились всего в 5% клеток. Сейчас к клиническим испытаниям генной терапии ВИЧ приближается компания Excision, а компания AddImmune уже запустила испытания препарата на основе микроРНК.
Есть еще две стратегии излечения ВИЧ: «kick and kill» и «block and lock». Согласно первой стратегии, нужно все латентные клетки перевести в активное состояние, чтобы они стали мишенями АРТ. Вторая стратегия предполагает инактивацию 100% иммунных клеток, что приведет к функциональному излечению. Марина Бобкова отметила, что подход «kick and kill» менее эффективен и дает много побочных эффектов. Хотя уже сейчас норвежская компания Bionor предлагает сначала вакциной активировать иммунные клетки, а потом убивать их, пока что нет клинических испытаний такого подхода. В идеале, возможно, обе стратегии понадобится совместить.
Одна из проблем проведения клинических испытаний лекарств от ВИЧ — этическая. Пациентов нужно информировать о том, что исследование не преследует цели излечения человека, а только проверяет препарат. При этом пациенты должны прерывать АРТ, чтобы можно было замерить, сколько времени пройдет до возвращения вирусной нагрузки на новом препарате. Пациенты должны информировать о риске своих партнеров и полностью понимать соотношение риск/выгода для себя.
Марина Бобкова закончила сравнением разработок лекарств от ВИЧ с гипотезой Черной Королевы, популярной среди биологов-эволюционистов: «Приходится бежать со всех ног, чтобы только остаться на том же месте». Так и с поиском средства излечения от ВИЧ: нужно бежать в два раза быстрее и придумать нечто принципиально новое, чтобы добиться нужного эффекта.
Вместе с тем прогноз для лекарства от ВИЧ более позитивный, чем для вакцины — по мнению лектора, ее точно не будет в ближайшие 15-20 лет.
