Szanowny Użytkowniku,

25 maja 2018 roku zaczyna obowiązywać Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016 r. w sprawie ochrony osób fizycznych w związku z przetwarzaniem danych osobowych i w sprawie swobodnego przepływu takich danych oraz uchylenia dyrektywy 95/46/WE (określane jako „RODO”, „ORODO”, „GDPR” lub „Ogólne Rozporządzenie o Ochronie Danych”). W związku z tym informujemy, że wprowadziliśmy zmiany w Regulaminie Serwisu i Polityce Prywatności. Prosimy o poświęcenie kilku minut, aby się z nimi zapoznać. Możliwe jest to tutaj.

Rozumiem

Dlaczego nie ma szczepionki na HIV?

Dlaczego nie ma szczepionki na HIV?

27.06.2013
Czyta się kilka minut
Infekcje wirusowe w pewnym sensie tworzą wspólnie z zaatakowanym organizmem zupełnie nowy, rozwijający się wspólnie superorganizm. Opublikowane niedawno w Nature badania pokazują, w jaki sposób u niektórych osób zarażonych wirusem HIV po 2-4 latach takiego współżycia wytwarza się szczególnego typu reakcja odpornościowa.
U

Układ odpornościowy pełni funkcję podobną do monitoringu miejskiego połączonego z patrolem policji oraz dość brutalnym w istocie systemem wymierzania kary. W organizmie ludzkim nie ma zasady trzech ostrzeżeń ani wyroków w zawieszeniu: intruzi są eliminowani (zjadani!), gdy tylko uda się ich rozpoznać. Aby jednak karząca ręka sprawiedliwości nie dotykała uczciwych obywateli naszego komórkowego społeczeństwa, wyewoluował wyrafinowany system wykrywania, rozpoznawania i oznaczania podejrzanych elementów. Wirusy starają się oczywiście nie afiszować ze swoją naturą, podobnie jak złodzieje w ludzkim społeczeństwie nie noszą znanych nam z komiksów masek i paskowanych czarno-białych dresów. W istocie, organizm ludzki wraz z żyjącą w nim populacją wirusów staje się na przestrzeni dni, tygodni, miesięcy i lat jednym superorganizmem (niestety, w przypadku wirusa HIV trzeba liczyć się z wieloletnim przebiegiem choroby, na szczęście w coraz większym stopniu dającej się kontrolować). Opublikowany niedawno w Nature artykuł (Liao i in.: Co-evolution of a broadly neutralizing HIV-1 antibody and founder virus; Nature 469, 25 April 2013, 469-476.) opisuje fascynujący proces „gonienia się” komórek układu odpornościowego oraz cząstek wirusa w ciągu 3 lat, których potrzebował organizm pewnego nosiciela wirusa, aby „dopracować się” szczególnego typu trwałej reakcji odpornościowej.

Działanie układu odpornościowego jest zatrważająco złożone, tutaj skupimy się na kilku podstawowych faktach. Wirus krążący po organizmie oddziałuje z innymi komórkami wyłącznie za pośrednictwem swojej powierzchni, ta zaś pokryta jest zestawem białek (lub glikoprotein, czyli białek związanych chemicznie z wielocukrami), których zadaniem jest jednocześnie: a) związać się z nadającą się do tego celu powierzchnią komórki gospodarza i tym samym zainicjować proces reprodukcji oraz b) nie dać się złapać. Wirus HIV wyspecjalizował się w infekowaniu komórek układu odpornościowego, w szczególności limfocytów T. Białko powierzchniowe wirusa HIV o nazwie gp120 wiąże się więc z leżącym na powierzchni limfocytu T białkiem CD40, co rozpoczyna stadium infekcji komórkowej i jest ostatecznie odpowiedzialne za rozwój AIDS.

Śmiertelnie poważna zabawa w berka

Ze strony organizmu przeciwdziała temu procesowi układ odpornościowy. Jednym z jego składników jest armia limfocytów B, mających na swojej powierzchni bajeczne bogactwo przeciwciał – białek, których zadaniem jest wiązanie się z wszelkimi podejrzanymi powierzchniami. Jednym z takich przeciwciał jest białko CH103.  Substancję, która wywołuje taką właśnie reakcję układu odpornościowego, nazywa się antygenem. Mamy więc do czynienia z konfliktem, który z militarnego punktu widzenia wydaje się być stosunkowo prosty. Dynamiki temu konfliktowi dodają jednak dwa fakty. Po pierwsze, poszczególne cząstki wirusa oraz komórki układu odpornościowego mogą nieznacznie się od siebie różnić, przez co optymalny kształt nie będzie zawsze oznaczał idealnego dopasowania; skuteczne wiązanie może też wymagać elastyczności. Po drugie, zarówno antygeny, jak i przeciwciała, mogą stopniowo modyfikować swoje kształty za sprawą mutacji kodujących je genów. Z punktu widzenia wirusa HIV istotne będzie więc, aby białko gp120 jak najskuteczniej wiązało się z białkiem CD40, ale jak najsłabiej wiązało się z białkiem CH103.

Limfocytom B będzie oczywiście zależało, aby białko CH103 jak najlepiej wykrywało białko gp120. Z punktu widzenia limfocytów T kluczowe jest, aby białko CD40 nie dawało się zbyt łatwo związać przez gp120, jednak nie zatraciło przy tym swojej podstawowej funkcji w układzie odpornościowym, jaką jest przesyłanie sygnałów o infekcji do wnętrza limfocytów T. Uff…

(Niestety, czytanie tekstów z zakresu biologii molekularnej zawsze wiąże się z wpatrywaniem się w dziesiątki identycznie wyglądających skrótów i usilnym zastanawianiem się, które to było to dobre białko… Prosta ilustracja powinna pomóc w zapamiętaniu, kim są dramatis personae…)

Pamiętajmy, że wszelkie interakcje, o których tu mowa, polegają po prostu na ślepym „macaniu się” nawzajem przez wibrujące, żelkowate wypustki białek. Nigdy nie ma tu pełnej specyficzności, jak w popularnej analogii klucza-i-zamka – raczej większa lub mniejsza zgodność. W organizmie osoby zarażonej wirusem HIV pływają więc niezliczone kopie rozmnażających się nieustannie komórek oraz cząstek wirusa, które nie ustają w staraniach, aby „przechytrzyć się” nawzajem za sprawą mutacji w kluczowych białkach. Z tygodnia na tydzień nie tylko sam wirus, ale też i cały związany z nim intymnie układ odpornościowy powoli oddala się od takiej postaci, jaką przyjął w momencie infekcji. Nie zapominajmy też, że organizm na ma na głowie setki spraw innych niż tylko ten jeden krążący po nim wirus, a limfocyty wraz z ich białkami powierzchniowymi wciąż dzielnie ewoluują, wychodząc naprzeciwko kolejnym stanom zapalnym, infekcjom skórnym i jesiennej grypie. Układ odpornościowy należy do najbardziej dynamicznych składników organizmu – to dzięki temu może spełniać swoją funkcję – ale w związku z tym atakujące go wirusy również należą do najbardziej dynamicznych. Wyjaśnia to częściowo, dlaczego stworzenie szczepionki przeciwko HIV jest tak trudne – jest to po prostu strzelanie w wyjątkowo ruchomy cel.

W omawianym artykule zbadano bliżej historię pacjenta, u którego po ok. 3 latach od infekcji wykształciła się bardzo skuteczna reakcja układu odpornościowego na wirusy HIV, dokonująca się za pośrednictwem białka CH103. Przytoczona tam historia infekcji została szczegółowo zbadana dzięki regularnie pobieranym i starannie przechowywanym próbkom krwi pochodzącym od tego samego pacjenta. Prześledzono więc wszystkie mutacje w białku gp120 wirusa HIV: od pierwszych, niemal „kosmetycznych”, które zaczęły kumulować się już 4 tygodnie po infekcji, aż po serię znaczących zmian w obszarze białka odpowiedzialnym za wiązanie się z CD40, które rozpoczęły się ok. 2-3 miesiące później i trwały niemal rok. Późniejsze zmiany nie były już tak intensywne.

Artykuł szczegółowo omawia również zmieniające się naciski selekcyjne, pochodzące głównie ze strony stale ewoluujących limfocytów T. W końcu, ok. 1,5 roku po infekcji, u pacjenta wykształciła się tak „szczęśliwie” uformowana powierzchnia białka CH103, że była ona w stanie wiązać się z szerokim zakresem subtelnie różniących się od siebie wariantów gp120. Autorzy przypuszczają, że przyczyną tego było stosunkowo wczesne pojawienie się bardzo wielu różnych wariantów gp120, które „wytrenowały” kolejne pokolenia białka CH103. U innych pacjentów, można przypuszczać, niedostatecznie różnorodna populacja wirusów HIV spowodowała nadmierne wyspecjalizowanie się białek CH103 i ich późniejszą niezdolność do wiązania się z szeroką populacją antygenów. Ostatecznie, pacjent posiadł przeciwciała o wyjątkowej skuteczności, określane też jako „przeciwciała szeroko neutralizujące” (broadly neutralizing antibodies).

Tradycyjne pytanie: cóż w tym interesującego?

Samych autorów ciekawią przede wszystkim subtelne techniczne kwestie, które mogą przybliżyć nas do szczepionki na HIV. W tym przypadku zasugerowano, aby proces szczepienia naśladował historię choroby analizowanego w pracy pacjenta – po pierwotnej dawce białek niezmutowanego wirusa podawano by w odpowiednich odstępach mieszaniny białek pochodzących od zmutowanych wirusów. Dzięki temu powstające w organizmie przeciwciała miałyby szansę wyewoluować odpowiednią „elastyczność” gwarantującą późniejszą skuteczność w radzeniu sobie z realistyczną populacją wirusa. Proces szczepienia miałby więc jeszcze bardziej realistycznie niż dotychczas naśladować proces chorobowy – sprytne, prawda?

Patrząc na sprawę z nieco bardziej filozoficznego punktu widzenia, fascynujące jest, jak bardzo czynnik chorobowy wtapia się w organizm i staje z nim jednością. Wszystko, co ma wpływ na nasz organizm, popycha również żyjące w nas populacje wirusów na nowe tory i zmusza je do reakcji. O ile zdążyliśmy się już przyzwyczaić do myśli, że kilogramy żyjących w naszym organizmie bakterii stanowią część nas samych, to wciąż na ryzykowną herezję – zwłaszcza w kontekście AIDS – może zakrawać fakt, że proces chorobowy może doprowadzić do osłabienia nie tylko organizmu „macierzystego”, ale też i współżyjącej z nim populacji wirusów. Cytowane wyżej badania wydają się sugerować, że bez dynamicznego nacisku na układ odpornościowy, spowodowanego być może jakąś infekcją czy stanem zapalnym, wirusy HIV nie osiągnęłyby tak wcześnie tak znacznej różnorodności, przez co stała populacja limfocytów B nie uzyskałaby tak spektakularnej skuteczności w wykrywaniu tych wirusów 2 lata później. Ale przecież nie musiałaby być to infekcja. Wiemy skądinąd, że zły stan psychiczny działa negatywnie na układ odpornościowy; może więc badany w pracy pacjent „wciągnął” rozwijające się w nim wirusy HIV w tak fatalny dla nich kierunek ewolucji za sprawą jesiennej depresji albo przeciągającego się Weltschmerzu

Po raz kolejny okazuje się, że szczypta spekulacji dodana do solidnego badania naukowego potrafi doprowadzić do najprzedziwniejszych rezultatów. Na przykład niezłego scenariusza na książkę science fiction.

Łukasz Lamża

Autor artykułu

Filozof przyrody i dziennikarz naukowy, specjalizuje się w kosmologii, astrofizyce oraz zagadnieniach filozoficznych związanych z tymi naukami. Pracownik naukowy Uniwersytetu Papieskiego...

Dodaj komentarz

Usługodawca nie ponosi odpowiedzialności za treści zamieszczane przez Użytkowników w ramach komentarzy do Materiałów udostępnianych przez Usługodawcę.

Zapoznaj się z Regułami forum

Jeśli widzisz komentarz naruszający prawo lub dobre obyczaje, zgłoś go klikając w link "Zgłoś naruszenie" pod komentarzem.

Zaloguj się albo zarejestruj aby dodać komentarz