Первый глубокий взгляд на вирусный резервуар ВИЧ

Скрытый резервуар – последний бастион устойчивости ВИЧ перед излечением. Его сложно уничтожить, поскольку он невидим для иммунитета: клетки резервуара содержат вирус, который находится в латентном состоянии, поскольку на его поверхности нет тех белков, которые могли бы «выдать» штаммы за патоген.

Ученые изо всех сил пытаются понять, как именно выглядит резервуар у людей с ВИЧ. А без этого у них практически нет надежды на то, что они смогут нацелить терапию на резервуар и устранить или уменьшить его.

Чтобы «уловить» части резервуара, ученые должны «пробудить» вирус, активировав клетки, где находится латентный ВИЧ. «Проснувшись», вирус начинает вырабатывать белки, которые маркируют поверхность его клеток-хозяев и позволяют исследователям находить и изучать их. Однако сам процесс реактивации вируса приводит к изменениям в биологии клеток, которые трансформируют их первоначальную структуру. Таким образом, истинная идентичность клеток, составляющих вирусный резервуар, остается малопонятной.

Чтобы преодолеть эту проблему, научный сотрудник Гладстона д-р Надя Роан воспользовалась разработанным ею ранее подходом для реактивации клеток резервуара и возврата их к исходному латентному состоянию. С помощью этого подхода д-р Роан и ее коллеги составили «карту» резервуара у восьми человек, живущих с ВИЧ.

«Наши результаты ставят под сомнение некоторые ранее существовавшие догадки о составе резервуара, - говорит д-р Роан. – Кроме того, составленная нами «карта» облегчит поиск этих клеток у инфицированных людей, что в корне изменит способ изучения резервуара ВИЧ».

Предыдущие исследования показали, что резервуар по большей части состоит из Т-клеток памяти, подмножества клеток иммунной системы, которые сохраняют память о прошлых инфекциях. Эти клетки могут долгое время оставаться в организме в неизменном состоянии, ожидая новой инфекции от ранее обнаруженного вируса, чтобы разбудить их. Это делает их идеальным укрытием для ВИЧ.

Однако Т-клетки памяти бывают разных типов, и среди ученых широко распространено мнение, что латентный резервуар состоит из случайного набора Т-клеток памяти, а не из определенного подмножества.

«Если это так, то нацеливание на латентные штаммы в качестве стратегии терапии будет крайне труднореализуемым», - говорит д-р Роан.

Большинство предыдущих исследований резервуара основывались на изучении всего нескольких белков на поверхности клеток. Однако с помощью разработанного д-ром Роан ее коллегами подхода возможно одновременно отслеживать почти 40 белков. Это заметно повышает способность различать даже близкородственные клетки. Исследователи также могут сравнивать популяции клеток до и после реактивации, таким образом сопоставляя каждую реактивированную клетку с клеткой до активации, которая больше всего на нее похожа, как будто возвращаясь в прошлое.

«Это что-то вроде внедрения технологии распознавания лиц на клетках, - говорит Роан. – Вы можете думать об этом как о том, что у вас есть фотография человека, которому уже за пятьдесят, и вы пытаетесь идентифицировать его в школьном ежегоднике. Хотя внешность людей меняется с возрастом, вы все равно сможете узнать их по комбинации отдельных черт. Точно так же латентные клетки меняются по мере реактивации, но они все еще сохраняют некоторую часть своей первоначальной идентичности, и мы можем уловить их, отследив 40 белков одновременно».

Команда д-ра Роан провела анализ миллионов клеток, собранных у восьми человек на АРВТ. Образцы клеток были взяты из крови и кишечника доноров. Последний, как полагают, является основным местом вирусной персистенции у людей, получающих лечение. Ученые также получили клетки из лимфатических узлов одного донора.

«Клетки резервуара находятся как в крови, так и в других тканях организма, - говорит д-р Джейсон Нейдлман, старший научный сотрудник лаборатории д-р Роан и соавтор исследования. – Мы хотели узнать, чем клетки-резервуары в крови отличаются от клеток из других мест».

Специалисты сперва выстроили карту CD4+ Т-клеток у каждого инфицированного донора, основываясь на комбинации 40 белков, содержащихся в этих клетках. После этого они сопоставили каждую реактивированную клетку каждого человека с соответствующей картой, чтобы найти наиболее похожую в ней клетку. Считалось, что эта «наиболее похожая клетка» представляет собой исходное состояние частицы, пораженной латентным штаммом.

«К нашему удивлению, мы обнаружили, что резервуар крови не распределяется случайным образом среди Т-клеток памяти, - говорит д-р Сяоюй Ло. – Вместо этого клетки резервуара в образцах крови отображались сразу в нескольких различных областях карты. Более того, клетки резервуара от разных доноров, нанесенные на карту рядом друг с другом, указывали на то, что они имеют общие черты».

Сравнивая образцы крови, лимфатических узлов и кишечника, специалисты также выявили важные различия между клетками крови и тканей, а также некоторые общие маркеры, в частности, между клетками кишечника и лимфатических узлов.

«Существование общих характеристик как у людей, так и у типов тканей дает нам надежду на то, что однажды мы сможем разработать методы лечения, которые нацелены сразу на большие фракции резервуара и работают для многих инфицированных людей», - говорит д-р Роан.

На данный момент группа специалистов Гладстона стремится использовать свои выводы, чтобы узнать о резервуаре как можно больше.

«Одна из проблем, которая не дает нам покоя, заключается в том, что большинство клеток резервуара содержит дефектные версии генома ВИЧ, - говорит д-р Роан. – Эти клетки не являются наиболее клинически значимым хранилищем, потому что даже после реактивации они не производят реплицируемый вирус».

Эта ситуация затрудняет концентрацию на действительно важных клетках резервуара – клетках с вирусным геномом, способным к репликации, - которые могут составлять всего лишь 1% популяции резервуара.

Однако д-р Роан и ее коллеги обнаружили, что, когда они использовали общие маркеры, которые идентифицировали для извлечения клеток из образцов доноров, они смогли получить популяции клеток, в которых более 50% клеток содержали интактные вирусные геномы.

«Эти результаты предполагают, что интактный и дефектный вирус хранится в разных подгруппах клеток, - говорит д-р Роан. – И теперь, когда мы можем более точно идентифицировать клетки-резервуары, способные генерировать вирус с потенциалом репликации, мы можем начать поиск того, как эти клетки сохраняются у инфицированного человека с течением времени».

Другая проблема подобных клеток заключается в том, что они очень редко встречаются - возможно, всего лишь один на миллион CD4 Т-лимфоцитов. Это еще сильнее затрудняет поиск достаточного количества способных к репликации клеток резервуара для проведения экспериментов. Маркеры, идентифицированные командой Роан, решают эту проблему, позволяя исследователям увеличить долю необходимых клеток в образце донора в 100 и более раз.

«Увеличивая наш доступ к клеткам резервуара, способным к репликации, мы открываем возможность для проведения множества ранее немыслимых экспериментов, которые могли бы значительно улучшить наше понимание работы резервуара, - говорит руководитель группы. – В частности, это могло бы помочь открыть непредвиденные - и, возможно, даже уникальные - маркеры латентных клеток, которые могут ускорить разработку новых методов лечения для искоренения ВИЧ».