Н. Павловская
N. Pavlovskaia
ВИЧ, наиболее важный
патоген XX столетия, несмотря на быстрое выявление
эпидемиологии, обнаружение самого
агента и способов
предотвращения его
распространения, а также разработку
диагностических тестов и способов
антиретровирусного лечения,
продолжает свое глобальное
наступление. Эффективный контроль,
осуществляемый
органами здравоохранения,
черезвычайно важен; это позволяет
держать в поле зрения ведущие
исследования и определять
направления профилактической работы. Трудность
заключается в
том, что ВИЧ экстенсивно мутирует.
Некоторые из дивергентных штаммов-1
не выявляются с достаточной
надежностью при серологическихх
тестах. В статье рассмотрены
вопросы мутации и генетического
разнообразия ВИЧ,
подчеркнута потребность в
расширении систематического
контроля общего положения вещей и
более широкого
стратегического плана борьбы с
появляющимися инфекционными
болезнями.
ВИЧ входит в
подсемейство ретровирусов,
называемое лентевирусами; он
вызывает у носителя хроническу
инфекцию, разрушая
его иммунную систему. У человека
выявлены два основных
типа: ВИЧ-2, встречающийся в
основном у людей, живущих в Западной
Африке. Существуют
соответствующие вирусы, инфицирующие
обезьян, появились сообщения о случаях межвидовых
заражений. Генетическое
варьирование ВИЧ очень велико.
Существует множество
"квази-видов" родственных, но все же
различающихся вариантов -ВИЧ. Родственные штаммы
отличаются генетическим подобием в
соответствии с
последовательностью составляющих
нуклеотидов. На основе анализа
последовательностей генов env, gap и pol выявлена серия
подтипов ВИЧ-1, обозначаемых как А,В,С,...Н и
составляющих группу
М. Выделена также группа О, состоящая из
других штаммов
ВИЧ-1. ВИЧ-2 также филогенетически
разбит на подтипы.
Разбивка ВИЧ на подтипы является
временной, поскольку охватывает
только те изоляты,
которые удалось собрать и
идентифицировать. Трудно сказать, в какой
степени эти области генома
отражают вирусную эволюцию.
Различение вариантов ВИЧ
затруднено возможным наличием
сопутствующей инфекции и
генетической рекомбинацией между
различными
вирусными штаммами.
Существующие
классификации будут
модифицироваться по мере увеличения
числа идентифицируемых
вирусных изолятов.
В последнее время удалось собрать
информацию о процентном
соотношении различных подтипов
ВИЧ-1 (база данных
по СПИДу и ретровирусам,
Национальная лаборатория, Лос
Аламос). В Центре по контролю и
профилактике заболеваний
анализируются большие коллекции
образцов крови, взятых
у жителей США, с целью обнаружения
подтипов, ВИЧ-1,
отличных от подтипа В. При ВОЗ была
организована система
по обнаружению и идентификации
ВИЧ-изолятов, предназначеная
для сбора ВИЧ-изоляторов
из ряда стран для
текущего контроля генного и антигенного их
изенения с целью разработки
вакцины против ВИЧ. Молекулярные
эпидемиологические исследования
подтипов ВИЧ
ведутся в ряде регионов
с быстрым распространением ВИЧ,
благодаря им было
выявлено несколько штаммов-ВИЧ в
Восточной Европе, Таиланде, Индии,
Бразилии и Китае. Географическое
распределение
известных подтипов ВИЧ не вполне
изучено, однако
информация в отношении
дивергентных штаммов группы 0 является еще
более скудной.
Таким образом, несомненна важность
усиления контроля за различными
штаммами ВИЧ. Большое генетическое
разнообразие ВИЧ
существенным образом сказывается
на чувствительности
и специфичности диагностических
тестов. Активный
общий контроль и идентификация
наиболее часто встречающихся
штаммов ВИЧ является
основной оценки чувствительности
тестов на ВИЧ в клинической
практике и при проведении
научных исследований. Типовые
массовые обследования остаются
главной мерой
общего контроля и выявления
вариантных штаммов ВИЧ. Традиционные
скринингтесты на антитела и
антигены ВИЧ
позволяют обнаруживать большинство случаев
ВИЧ-инфекции и разделять ВИЧ-1 и ВИЧ-2, но не их подтипы.
Серологические методы, специфичные
в отношении подтипов, могут быть полезны для
первичного их выявления.
Относительная легкость
обнаружения антител,
специфичных к подтипам, делает этот
метод полезным дополнением к
другим тес- там.
Генные зондажи, специфичные к
подтипам, рестрикционный анализ на
полиморфизм длины фрагментов могут
облегчить задачу
временной разбивки
на подтипы большого числа изолятов ВИЧ.
Однако окончательной
ступенью процесса идентификации
вирусов является
генное секвенирование.
В дополнение к
текущему контролю
распределения подтипов-ВИЧ сеть
общего контроля позволяет
определить потребность в научных
исследованиях и служит основой их
проведения.
Молекулярная эпидемиология
помогла прояснить аспекты передачи
инфекции на местном, национальном
и
интернациональном уровнях. После идентификации
генотипические различия между
изолятами могут использоваться
для изучения путей
передачи инфекции
в конкретной местности и
установления эпидемиологической
связи между случаями.
К настоящему времени между ВИЧ-1 и
ВИЧ-2 выявлены очевидные различия в
картине
передаваемости вирусных штаммов.
Так, были выяв лены
более низкие индексы передачи от
матери к ребенку для ВИЧ-2, чем для ВИЧ-1,
равно как и
меньшие индексы передачи половым
путем. Существует предположение об
избирательной передаче
материнских вариантов ВИЧ-1 и о
неодинаковой передаваемости двух
различных подтипов ВИЧ при половом
контакте.
В последнее
время получены доказательства
изменения потенциала
патогенности различных штаммов-ВИЧ
что связано со специфическими
изменениями и генетической
последовательности. Была показана
связь быстрого
развития болезни с определенными
вирусными типами. Установленно, что
патогенный
потенциал вирусных штаммов может
передаваться. Серьезную проблему
представляют также
резистентные к лекарствам
штаммыВИЧ. Таким образом, создание
будущей вакцины в
значительной степени зависит от
тщательного контроля и
идентификации вирусных вариантов.
По мере
улучшения понимания значения
различных генотипов и фенотиопов
ВИЧ знание
частоты их встречаемости и
распределения будет играть важную
роль в организации своевременной и
эффективной борьбы с пандемией ВИЧ. Представляется
целесообразным создание
глобальной сети
общего контроля в целях слежения за
молекулярной эпидемиологией ВИЧ
путем систематического сбора
изолятов репрезентативных
штаммов-ВИЧ в
различных группах населения с разными факторами
риска передачи инфекции, что могло
бы облегчить
понимание генетического
разнообразия ВИЧ и позволить
наиболее правильно обобщать результаты.
Большое значение
имеет использование алгоритмов
эффективных лабораторных
испытаний в целях обнаружения более
дивергентных штаммов в группах
населения, где производилась
выборка. Другой элемент общего
контроля включает в себя текущую
оценку результатов
массовых обследований
с использованием тщательно подобранных
репрезентативных наборов
сывороток от лиц, инфицированных
географически и
генетически разными
штаммами. Эти стандартизованные
наборы сывороток могут быть
полезными для оценки,
поддержания на нужном уровне и
подтверждения чувствительности
диагностических тестов, на ВИЧ.
Наконец, важное
значение имеет регулярный обмен
информацией, что
позволит исследователям проверять результаты
своей работы и определять степень
приоритетности новых областей контроля. По мере
возникнове ния
новых технических приемов будет
совершенствоваться стратегия общего
контроля, успешность которого
зависит от скоординированных
усилий клиницитов,
сотрудников лабораторий и
эпидемиологов.
Литература:
D.J. Ни et al. The Emerging Genetic Diversity of HIV. JAMA 1996;275:210-6.
КЛОНИРОВАН НОВЫЙ "ЧАСОВОЙ" ГЕН
Н. Павловская
N. Pavlovskaia
Внутри клеток всех
организмов, от одноклеточных
бактерий до человека, "тикают"
крохотные
биохимические часы, задающие
суточные ритмы жизнедеятельности.
Благодаря этим
часам растения знают, когда
поворачивать свои листья под солнцем,
мушки-дрозо филы - когда
вылупляться из личинок, люди - когда
ложиться спать.
Однако остается загадкой, какой
молекулярный механизм
обеспечивает ход этих часов.
Недавно группа ученых из Университета Рок
феллера, Гарвардской медицинской
школы и
Медицинского центра Университета
штата Пенсильвания клонировала ген,
названный timeless
(tim), который кодирует ключевой белковый
компонент "часов"
у дрозофилы. С открытием гена tim
ученые получили возможность
изучить, как взаимодействуют между
собой открытые ранее "часовые"
гены per (period) и frq
(freguency). Можно
полагать, что белки per и tim действуют
совместно и создают
колебательный цикл активности в их
собственных генах
и, возможно, в других, что в свою очередь
создает суточные ритмы физиологии
и активности мушки. Первой ча стью биологических
часов дрозофилы был ген per, открытый
в начале 70-х
годов д-ром Konopka
из Технологического института Калифорнии.
Затем было
обнаружено, что активность гена per
циклически изменяется с
периодичностью 24
ч. Дальнейшие исследования
подтвердили центральную роль гена per в
биологических часах.
Мутации в нем изменяют циркадианные ритмы
дрозофилы, аннулируя, удлиняя или
укорачивая их. Ясно,
что цикличность активности гена per
является главным
фактором работы "часового
механизма" дрозофилы,
но остается загадкой, как создается
эта цикличность. Было показано, что
она контролируется
этим геном. По мере
повышения уровня матричной ДНК
(мДНК) гена per клетки
производят больше белка per, который
затем поступает в ядро и блокирует
свой собственный ген. Это приводит
к снижению
уровня мДНК, белка и к прекращению
блокировки гена,
в результате чего он активируется
вновь. Но для поддержания
цикличности с белком per должно
взаимодействовать что-то еще. В
результате удалось показать, что
мутации ге на tim
аннулируют цикличность мДНК гена per и
прекращают аккумулирование
белка per в клетках
и его проникновение в ядро. Возникло
предположение, что белок tim
контролирует локализацию белка per в
клетке.
Возникает
вопрос, каким образом
tim и per способствуют ходу циркадианных
часов. Поскольку ДНК per и ДНК tim
циклически изменяются с одинаковой
периодичностью, ученые нашли, что мутации гена
per нарушают
цикличность мДНК гена tim. Была высказана
мысль, что белки per и
tim действуют совместно для снижения
активности их собственных генов. Для
регулирования генов per, очевидно, должен
вначале аккумулироваться
в цитоплазме, пока что-либо не
побудит его
двигаться в сторону ядра. Именно этот процесс
блокируется в мутантах, вследствие
чего отсутствует tim. Эта находка, а
также тот факт, что оба белка связаны друг с
другом, привели
к возникновению предположения о
том, что связь двух
белков Друг с другом может играть
определенную роль в создании самого
циркадианного цикла. Эта идея нашла
подтверждение в
ходе дальнейших исследований.
Исследователи предложили модель, в
которой per, когда он впервые
образуется в цитоплазме, является
относительно нестабильным. В результате молекулы
белка аккумулируются
медленно и лишь
впоследствии начинают проникать в белки tim,
образующиеся в это же время. В
соответствии с этой моделью два
белка затем
связываются друг с другом, образуя
устойчивые димеры,
входящие в ядро. Они подавляют прямым или
косвенным образом экспрессию соб
ственных генов и
могут влиять на
другие гены. Исследователи биологических часов
находят эту
модель привлекательной, поскольку она может
объяснить, каким образом обратная
связь белка со
своим собственным геном может
создавать "колебательные
часы". Однако загадка
циркадианных ритмов остается во многом
неразгаданной. Одно из основных
затруднений заключается в том,
чтобы выяснить, каким образом осуществляется
обратная связь per
и tim с их собственными ге нами. Предполагают
наличие промежуточных
звеньев взаимодействия per, tim и ДНК
ядра, вследствие чего снижается
активность генов.
Белки per, tim и их
неизвестные партнеры в ядре, вероятно,
регулируют другие
неизвестные гены, выяснение
функции которых может дать ответ на
следующие вопросы, связанные с
механизмом действия
биологических часов.
Литература:
Marcia Barinaga. New Clock Gene Cloned. Science 1995;270:732-3.