В Нидерландах нашли более вирулентную разновидность ВИЧ
Наблюдая за участниками крупного исследования BEEHIVE, нидерландские вирусологи нашли группу пациентов, зараженных необычным вариантом ВИЧ. В их крови было больше вирусных частиц, а число Т-клеток падало быстрее, чем у других пациентов. Из этого ученые сделали вывод, что перед ними более вирулентная разновидность ВИЧ. Что стимулировало ее появление, пока неизвестно — судя по филогенетическим данным, этот вариант появился не менее 30 лет назад. Исследование опубликовано в журнале Science.
Вопреки распространенному убеждению, патогены со временем не всегда становятся менее «агрессивными» по отношению к хозяину. В материале «Начало прекрасной дружбы?» мы рассказывали о том, что есть примеры изменений и в обратную сторону, но чаще всего эту «агрессивность» просто невозможно точно измерить и отследить. В случае с ВИЧ, хоть эпидемия и возникла совсем недавно, буквально на глазах у вирусологов, они тоже до сих пор спорят о том, в каком направлении движется эволюция вируса.
С одной стороны, теория компромисса (trade-off) предполагает, что чрезмерная вирулентность мешает вирусу распространяться — потому что хозяева начинают умирать, не успев передать вирус дальше — и поэтому она не должна расти постоянно. С другой стороны, в развитых странах на эволюцию ВИЧ накладываются дополнительные ограничения: многие инфицированные проходят антиретровирусную терапию, подавляя размножение вируса, и тому должно быть выгодно нарастить свою концентрацию побыстрее, чтобы успеть перепрыгнуть на следующего хозяина, пока в дело не вступили лекарства.
Возможно, именно поэтому из разных стран мира приходят противоречивые сведения. Например, есть данные о том, что в Уганде более вирулентный (то есть наносящий больше вреда человеку) вариант D уступил место менее вирулентному варианту А. А в США, напротив, считается, что вирулентность ВИЧ растет.
Теперь Крис Ваймант (Chris Wymant) из Оксфордского университета вместе с коллегами опубликовал данные о новом варианте вируса. В рамках проекта BEEHIVE, который следит за здоровьем ВИЧ-инфицированных с выявленной на ранних стадиях инфекцией, авторы работы заметили 17 пациентов с повышенной вирусной нагрузкой (то есть числом копий вируса в крови): 15 из них жили в Нидерландах, один в Швейцарии и еще один в Бельгии. Во всех их образцах обнаружился один вариант вируса — разновидность варианта B. Позже исследователи нашли еще 92 носителей этого же варианта в нидерландской базе данных.
У носителей нового варианта вирусных копий было примерно в 3,5 раза больше, чем у других ВИЧ-инфицированных. А CD4-положительных Т-клеток — основной мишени для вируса — у них было меньше уже на момент постановки диагноза, и число их снижалось быстрее, чем у носителей «обычного» ВИЧ. Критической считается отметка в 350 клеток на кубический миллиметр — даже если в этот момент начать терапию, возможны осложнения. Эту отметку ВИЧ-инфицированные обычно проходят за несколько лет, а носители новой разновидности B, по подсчетам авторов статьи, должны были пройти за 9 месяцев.
Правда, никаких отличий по смертности у пациентов с разными вариантами исследователи не заметили. Возможно, это связано с тем, что носители нового варианта раньше начинали лечение — а если бы этого не происходило, то их риск умереть был бы сильно выше. Тем не менее, авторы работы заключили, что эта разновидность варианта В является более вирулентной — поскольку свою непосредственную мишень, Т-клетки, она разрушает быстрее обычного.
Можно было бы предположить, что более агрессивный вариант появился под давлением лекарств. Однако исследователи обнаружили одного носителя нового варианта, который получил свой диагноз еще в 1992 году — на 10 лет раньше, чем остальные пациенты в базе данных. В геноме вируса из его образца нашлись многие мутации, характерные для варианта В 2000-х годов. Это значит, что эволюция в сторону повышенной вирулентности началась еще до 1992 года — и до появления эффективной терапии.
Таким образом, данные о новом варианте не подтверждают и не опровергают гипотезу о том, что лекарства могут быть двигателем для эволюции ВИЧ в сторону повышенной вирулентности. Тем не менее, авторы работы высказывают свою точку зрения по этому вопросу, согласно которой лучший способ не дать вирусу эволюционировать — это не дать ему размножаться, то есть начать лечение. Кроме того, они отмечают, что история с новым вариантом в очередной раз показывает, что, если вовремя пройти тест и получить терапию, то можно избежать последствий этой повышенной вирулентности.
Но про ВИЧ есть и хорошие новости. Так, недавно у женщины заподозрили естественное излечение от инфекции — это второй такой известный случай в мире. Кроме того, в США появились инъекции для профилактики заражения, более удобные по сравнению с таблетками, которые нужно принимать постоянно. А компания Moderna запустила испытания своей мРНК-вакцины против ВИЧ.
Полина Лосева
Исследование провели на личинках дрозофил
Японские исследователи в экспериментах с дрозофилами установили механизм влияния на нейропластичность фермента убиквитинлигазы, функции которого нарушены при синдроме Ангельмана. Как выяснилось, этот фермент в пресинаптических окончаниях аксонов отвечает за деградацию рецепторов к костному морфогенетическому белку, за счет чего устраняются ненужные синапсы в процессе развития нервной ткани. Отчет о работе опубликован в журнале Science. Синдром Ангельмана представляет собой нарушение развития, которое проявляется умственной отсталостью, двигательными нарушениями, эпилепсией, отсутствием речи и характерной внешностью. Его причиной служат врожденные дефекты фермента убиквитинлигазы Е3А (Ube3a), который присоединяет к белкам убиквитин, влияющий на их судьбу в клетке, в том числе деградацию. При синдроме Ангельмана сниженная активность Ube3a нарушает синаптическую пластичность в процессе нейроразвития, в частности элиминацию ненужных синапсов. Повышенная активность этого фермента, напротив, приводит к неустойчивости сформировавшихся синапсов и, как следствие, к расстройствам аутического спектра. Исследования постсинаптических функций Ube3a показали, что он играет роль в нейропластичности, в частности формировании дендритных шипиков. При этом, по данным иммунохимических и электронно-микроскопических исследований, в коре мозга мыши и человека этот фермент экспрессируется преимущественно пресинаптически. Учитывая высокую эволюционную консервативность Ube3a, сотрудники Токийского университета под руководством Кадзуо Эмото (Kazuo Emoto) использовали для изучения его пресинаптических функций сенсорные нейроны IV класса по ветвлению дендритов (C4da) личинок плодовой мухи дрозофилы. Число дендритов этих нейронов резко сокращается (происходит их прунинг) в первые 24 часа после образования куколки, а на последних стадиях ее развития дендриты разветвляются вновь уже по взрослому типу. Используя флуоресцентные метки различных биомаркеров нейронов, исследователи показали, что в ходе этого процесса ремоделированию подвергаются не только дендриты, но и пресинаптические окончания аксонов. Попеременно отключая разные компоненты участвующих в этих процессах молекулярных комплексов, ученые убедились, что для элиминации синапсов под действием сигнального пути гормонов линьки экдизонов необходима только Ube3a, но не куллин-1 E3-лигаза, участвующая в прунинге дендритов. Дальнейшие эксперименты с применением флуоресцентных меток и РНК-интерференции показали, что Ube3a активно транспортируется из тела нейрона в аксон двигательным белком кинезином со средней скоростью 483,8 нанометра в секунду. Создав мутантов с дефектами в различных участках Ube3a, авторы работы выяснили, что связанные с синдромом Ангельмана мутации D313V, V216G и I213T в среднем домене фермента, содержащем тандемные полярные остатки (TPRs), препятствуют его связи с кинезином и транспорту из тела нейрона в аксон. Как следствие, нарушается элиминация ненужных синапсов. Изменения в N-концевом цинк-связывающем домене AZUL и C-концевом HECT влияли на эти процессы в значительно меньшей степени. Ube3a принимает участие в убиквитинировании многих клеточных белков. Чтобы выяснить, какой из них опосредует элиминацию синапсов, авторы работы вызывали в нейронах избыточную экспрессию разных белков-мишеней Ube3a с целью насытить этот фермент и таким образом заблокировать его действие. Оказалось, что выраженные дефекты элиминации синапсов возникают при избыточной экспрессии тиквеина (Tkv) — пресинаптического рецептора к костному морфогенетическому белку (ВМР); прунинг дендритов при этом не затрагивается. Исследование нормальной экспрессии Tkv с помощью флуоресцентных меток показало, что ее уровень значительно снижается через восемь часов после начала формирования куколки. У мутантов, лишенных Ube3a, этого не происходило. Выключение гена tkv или другого компонента сигнального пути BMP — mad — восстанавливало элиминацию синапсов у таких мутантов, то есть за нее отвечает именно этот сигнальный путь. Это подтвердили, восстановив элиминацию синапсов у мутантов без Ube3a антагонистом BMP LDN193189, а также экспрессией белков Glued-DN или Dad, которые подавляют сигнальную активность Mad. Искусственное повышение пресинаптической экспрессии Ube3a в нейронах C4da вызывало массированную преждевременную элиминацию сформировавшихся синапсов и общее уменьшение синаптической передачи у личинок третьего возраста. Это происходило из-за чрезмерного подавления сигнального пути BMP. Таким образом, дефекты убиквитинлигазы Ube3a, лежащие в основе синдрома Ангельмана, приводят к избыточной активности сигнального пути BMP, вследствие чего не происходит устранение ненужных синапсов в процессе развития нервной системы. Этот сигнальный путь может послужить мишенью для разработки новых методов лечения этого синдрома, а возможно и расстройств аутического спектра, считают авторы работы. В 2020 году американские исследователи сообщили, что им удалось предотвратить развитие синдрома Ангельмана у мышей с мутацией материнской копии гена UBE3A. Для этого они с помощью системы CRISPR/Cas9 инактивировали длинную некодирующую РНК UBE3A-ATS, которая подавляет экспрессию отцовской копии UBE3A.
