Биологи наткнулись на генетический казус, при помощи которого можно остановить распространение ВИЧ-инфекции половым путем. Оказалось, в разных органах человека вирус обладает разным геномом.
Всего лишь 10 000 пар нуклеотидов ВИЧ-РНК способны быстро мутировать, образуя множество генетически разнородных линий -- квазивидов. Однако от перестроек в вирусном геноме страдает не носитель нуклеотидов, а инфицированный пациент, так как вирус приобретает устойчивость к иммунной системе и действию лекарственных препаратов. Тем не менее за время изучения ВИЧ-инфекции (с 1983 года) ученые все-таки выделили и описали четыре разновидности вируса, генотипы которых сильно различались. Остальное множество квазивидов характерно для каждого инфицированного в отдельности.
Вирусный геном
В 2009 году коллектив ученых под руководством Рональда Свансторма (Ronald Swanstorm) из Университета Северной Каролины (University of North Carolina) в статье Architecture and secondary structure of an entire HIV-1 RNA genome описал пространственную структуру вирусной РНК. Биологи отметили, что изучать вирусную РНК и влиять на нее даже сложнее, чем на ДНК. Межнуклеотидные взаимодействия заставляют непарную цепь извиваться, образуя всевозможные петли и изгибы.
Изучая геном, биологи обратили внимание на ген поверхностного протеина Env (от англ. Envelope -- конверт), который упаковывает вирусную РНК в белковую капсулу. Оказалось, что этот участок РНК изолирован от остального генома стабильной нуклеотидной петлицей.
Infox.ru уже писал, что способность ВИЧ инфицировать клетки зависит от структуры внешнего белка. Поэтому желание биологов изучить ген протеина Env вполне обосновано -- полученные знания позволят создать лекарство для борьбы со СПИДом.
Из спермы в кровь
Хотя вирус содержится почти во всех биологических жидкостях, получить необходимую дозу можно только со спермой или кровью. Да и заражение происходит лишь в том случае, если жизнеспособный вирус попадает в кровоток. При любом виде полового контакта вероятность заразиться ВИЧ у принимающего партнера в два-восемь раз больше по сравнению с вводящим. Поэтому болеют все, но основными разносчиками ВИЧ-инфекции остаются мужчины.
Рональд Свансторм и его коллеги решили исследовать популяции вируса, которые обитают в крови и сперме. То есть сравнить генотипы вирусов, которые передают заболевание и которые непосредственно вызывают его.
Биологи выделили вирус из спермы и крови больных СПИДом. Для чистоты эксперимента пробы крови и спермы забирались только у тех мужчин, которые не принимали лекарственные препараты. С помощью метода индивидуального секвенирования генетики составили нуклеотидный портрет гена Env для каждой из экспериментальных популяций. Сравнив вирусные генотипы, ученые заметили, что нуклеотидные последовательности вирусов «кровяной» популяции сильно отличаются друг от друга. Вирусы спермы, напротив, похожи друг на друга как братья-близнецы.
«В крови мы не могли найти даже двух одинаковых последовательностей, не говоря уже каком-то идентичном множестве. Анализируя сперму, мы много раз получали один и тот же результат», -- говорит Рональд Свансторм. То есть привнесенный вирус сильно изменяется в крови инфицированных людей, но в сперме остается генетически однородным.
Центр клонирования
Согласно выводам экспериментаторов, генетически однородная популяция вирусов в семенных путях формируется по двум механизмам. ВИЧ либо быстро клонируется непосредственно в семенном тракте (клональная амплификация), либо медленно размножается (реплицируется) в Т-лимфоцитах. В семенных путях пациентов Рональд Свансторм и его коллеги обнаружили повышенный уровень некоторых цитокинов (белковые соединения, которые регулируют межсистемные и межклеточные взаимодействия), после чего стало понятно, почему срабатывают вышеописанные механизмы. Известно, что цитокины поддерживают иммунную систему в рабочем состоянии. Поэтому активизированные клетки иммунной системы (Т-лимфоциты) создают условия для эффективного размножения (клонирования) вируса в семенных протоках.
Пока ученые не могут понять, в каком органе половой системы происходит клонирование вируса. Однако процесс явно имеет обоснованную закономерность. Скорее всего, клоны вируса имеют какие-то преимущества, которые позволяют им распространяться. В будущем исследователи планируют подробнее разобраться с этой загадкой и по меньшей мере научиться определять источник инфицирования. Ведь если генотип вируса, обитающего в сперме, остается неизменным, то и «клонатора» можно найти.
Результаты работы команда Свансторма описала в статье HIV-1populations in semen arise through multiple distinct mechanisms, опубликованной 19 августа в журнале PLoS Pathogens.
