После того, как вирус вторгается в активированную иммунную клетку, он требует от клетки сахара и питательных веществ, чтобы размножаться и подпитывать свой бурный рост по всему телу.
Ученые обнаружили переключатель, который включает изобилие сахара и питательных веществ в иммунных клетках. Затем они заблокировали выключатель экспериментальным составом, перекрыв трубопровод и тем самым заморив ВИЧ голодом до смерти. Вирус не смог реплицироваться в клетках человека in vitro.
Открытие может найти применение в лечении рака, который также имеет огромный аппетит к сахару и другим питательным веществам в клетке, которые необходимы для роста и распространения.
Исследование будет опубликовано 28 мая в журнале PLOS Pathogens.
«Это соединение может быть предшественником чего-то, что может быть использовано в будущем как часть коктейля для лечения ВИЧ, который улучшает эффективность эффективных лекарств, которые у нас есть сегодня», — сказал автор соответствующего исследования Гарри Тейлор, доцент кафедры медицины в Северо-Западном университете. Медицинский факультет Университета Файнберга.
«Очень важно найти новые способы блокировать рост ВИЧ, потому что вирус постоянно мутирует», — сказал Тейлор, также ученый из Центра трансляционных исследований ВИЧ Northwestern Medicine. "Препарат против ВИЧ, который работает сегодня, может быть менее эффективным через несколько лет, потому что ВИЧ может мутировать, чтобы избежать приема препарата."
ВИЧ должен расти в активном типе иммунных клеток (CD4 + Т-лимфоциты), что означает, что он уже реагирует на патогены в крови.
Активация увеличивает запасы сахара и других важных питательных веществ в Т-клетках, необходимых для роста как клеток, так и вирусов.
До сих пор никто не знал, каким первым шагом будет сигнализировать недавно активированной Т-клетке о необходимости запасаться сахаром и другими питательными веществами. Эти питательные вещества становятся строительными блоками генетического материала, необходимого клетке и вирусу для роста.
Ученые Northwestern и Vanderbilt выяснили, что первый шаг в заполнении кладовой Т-клеток включает включение клеточного компонента, называемого фосфолипазой D1 (PLD1). Затем они использовали экспериментальный состав, чтобы заблокировать PLD1 и перекрыть трубопровод.
Считается, что это первый раз, когда ученые нацелены на способность вируса воровать кладовую клетки, чтобы остановить ее рост. Подобный подход был предпринят в 1990-х годах, но используемые лекарства иногда убивали здоровые клетки и вызывали серьезные побочные эффекты у пациентов с ВИЧ.
Новый подход северо-западной команды — более щадящий и нетоксичный способ заблокировать доступ ВИЧ к "кладовой" клетки."
Новая стратегия может уменьшить повреждение органов
Подход имеет дополнительные преимущества помимо первоначальной цели предотвращения воспроизводства ВИЧ.
Исследование показало, что соединение также замедляет пролиферацию аномально активированных иммунных клеток. Современные лекарства от ВИЧ останавливают рост ВИЧ, но не влияют на аномальную избыточную активацию и рост иммунных клеток, вызванные ВИЧ.
Считается, что избыточный рост иммунных клеток способствует сохранению ВИЧ в течение всей жизни и приводит к чрезмерному воспалению, которое вызывает преждевременное повреждение органов у пациентов с ВИЧ — даже когда вирус подавляется современными лекарствами.
«Возможно, этот новый подход, который замедляет рост иммунных клеток, может уменьшить опасное воспаление и помешать сохранению ВИЧ в течение всей жизни», — сказал Тейлор.
Охота ВИЧ за сахар и мировое господство
Когда ВИЧ попадает в кровоток, он ищет активные CD4 + Т-клетки, главные руководители иммунной системы.
Эти активные клетки уже реагируют на другие патогены или аллергены в крови и поглощают глюкозу и аминокислоты из крови, которые им необходимы для производства строительных блоков ДНК. Фабрики ячеек работают на полную мощность, превращая эти строительные блоки в армию солдат для борьбы с холодом, который только что начал вызывать у вас боль в горле или озноб.
Когда ВИЧ находит активную CD4 + Т-клетку, он захватывает запасы глюкозы в клетке и фабрику, чтобы создать миллионы своих копий и вторгнуться в другие клетки.
"Это монстр, который вторгается в камеру и говорит:" Накорми меня!’"Сказал Тейлор. "Это узурпирует всю производственную линию."
Раковые клетки тоже жаждут сахара
Идея проверить это соединение на ВИЧ возникла из отношений Тейлора с химиками из Университета Вандербильта, где он работал преподавателем до того, как присоединился к Northwestern в 2012 году.
Тейлор знал, что его коллеги из Вандербильта определили соединение в ходе своего массового скрининга потенциальных лекарств, которые блокируют рост клеток рака груди.
Соединение останавливает распространение клеток рака груди, блокируя PLD1. Тейлор и его коллеги из Вандербильта задались вопросом, может ли блокирование этого же фермента в CD4 + Т-клетке прекратить использование ВИЧ в питательных веществах клетки и замедлить проникновение ВИЧ.
Это именно то, что показывает их исследование. In vitro соединение отключало глюкозу и другие питательные вещества и препятствовало тому, чтобы ВИЧ имел достаточно строительных блоков ДНК для создания генетического материала, необходимого для воспроизводства.
Теперь Тейлор хочет определить еще больше соединений для разработки будущих лекарств, которые ограничат пополнение кладовой клеток, чтобы умерщвлять ВИЧ голодом — без вреда для клеток.
«Это открытие открывает новые возможности для дальнейших исследований, направленных на решение сохраняющихся сегодня проблем в лечении ВИЧ-инфекции: предотвращение устойчивости вируса к лекарствам, уменьшение воспаления, которое приводит к преждевременному старению, и, возможно, даже когда-нибудь возможность вылечить ВИЧ-инфекцию», — сказал доктор.
Ричард Д’Акуила, директор Северо-западного центра трансляционных исследований ВИЧ. Он также является профессором медицины Говарда Тейлора Рикетта в Файнберге и врачом в Северо-западной Мемориальной больнице.