Принципы действия лекарства против СПИДа (пути поиска)

[age]

Вкратце тезисы, почему невозможно создать лекарство против СПИДа:

- оболочка вируса тождественна оболочке хозяина, идентифицировать вирион в теле хозяина невозможно. Внешне он неотличим от клеток хозяина и мутирует вместе с ними;
- активный глюкопротеин gp120, с помощью которого вирус идентифицирует CD4-клетки хозяина соединён с вирусом очень слабой связью gp120-gp41, при обнаружении Т-клетками gp120-gp41 связь теряется и gp120 отрывается от вириона, что обеспечивает вирус нетронутым;
- при сильных имунных ответах gp120 маскируется вирусом ровно настолько, сколько необходимо избежания обнаружения и при этом сохранения активности;
- длительное воздействие (блокировка препаратами) на CD4 понижает имунную устойчивость к ряду других инфекций, поэтому вызывает ответную реакцию, уничтожая раздражитель, и снова делает CD4 доступным для поражения;
- присоединение вируса к CD4 и последующее проникновение внутрь клетки хозяина происходит гораздо быстрее, чем иммунитет успевает дать ответную реакцию на чужеродное присоединение gp120-CD4.

Другими словами, все внешние (маскирующие от идентификации), так и "жизненные" (маскирующие жизнедеятельность) условия - соблюдены настолько эффективно, что эффективность вируса гораздо выше эффективности имунной системы.

[age]

Таким образом, можно констатировать тот факт что вирус (природа, эволюция) нашли наиболее эффективный способ переиграть нас на нашем же поле. Т.е. вирус прекрасно вписывается в ту систему правил, которая установлена для иммунитета здорового человека.
Плюс небольшие эволюционные методы выживания, такие как маскировка gp120.
..........
Какие же наиболее эффективные способы борьбы существуют? Ну прежде всего, это Дельта32-мутация. Так называемая имунная система без CD4. Очевидно, что носители данной мутации смертельно подвержены ряду других инфекций, для защиты от которых предусмотрен CD4. Хотя им абсолютно безразличен ВИЧ.

По-настоящему чужеродным для организма является gp120, но вирус способен его маскировать. Естественно, что маскировка gp120 снижает эффективность присоединения вируса к новым CD4-клеткам, поэтому вирус научился её использовать лишь во время очень сильных имунных ответов. Как только концентрация угроз для gp120 снижается, вирус снова освобождает gp120 и увеличивает свою активность присоединения к CD4.

Если вероятность обнаружения gp120 = $p$, то вероятность обнаружения вирусом CD4 ~ 100%. Поэтому вирус всегда первый и всегда опережает защитные клетки, которые борются с ним.

Для того чтобы сохранить баланс эффективности между организмом (хозяином) и вирусом, необходимо научить организм так же маскировать CD4, как и вирус маскирует gp120. Но это невозможно, для этого надо менять всю имунную систему, что равноценно Delta32-мутации.

-- Пн июн 27, 2011 01:43:39 --

Другим вариантом составить вирусу конкуренцию может быть искусственная маскировка CD4 наподобие той, которую осуществляет флавонид (витамин Р, зелёный чай). Только с тем отличием, что маскировка должна быть "разумной", наподобие той, которую производит вирус, когда возникает угроза gp120. Т.е., когда возникает наибольшая угроза для CD4 со стороны внешней угрозы (того же ВИЧ) - срабатывает механизм внешней маскировки CD4. Когда спадает, CD4 снова открывается. Т.е. нечто биологическое, что будет "отслеживать" концентрацию CD4 и защищать его.

Кроме того, возможно сделать так, чтобы вирус не мог проникнуть внутрь клетки через CD4. Т.е. блокировать CD4 от клетки, поставить защитный механизм, безвредный для иммунитета.

Третье - аналог ВИЧ для ВИЧ. Вирус, который будет искать gp120, через него присоединяться к ВИЧ до того, как ВИЧ сумел его маскировать, внедряться в вирион и делать его бесполезным, превращать в инкубатор новых антиВИЧ.

-- Пн июн 27, 2011 01:51:46 --

Очевидно, что новый вирус должен быть значительно меньше ВИЧ и иметь схожую ДНК для механизма жизни и размножения, с тем различием, что использовать иной белок (тот же CD4) для обнаружения gp120. Тогда он будет абсолютно незаметен и безопасен для организма. Думаю, нечто подобное создать по силам.

Тогда кровь любого содержащего антиВИЧ станет лекарством против ВИЧ. Это очень дёшево.

[vxn]

На сколько я знаю, существуют люди которые избавились от ВИЧ с помощью своей собственной системы иммуногенеза. Почему бы не попробовать их кровь для такого инфицирования антивирусом ВИЧ?

[Mudrez Lao-Zsi]

я думаю, что лекарство от СИПИДА когда-нибудь изобретут, ибо прогресс не остановить!

[age]

Цитата:

Геном ВИЧ-1 имеет длину 9,000 нуклеотидов. Концы генома представлены длинными концевыми повторами (LTR), которые управляют продукцией новых вирусов и могут активироваться и белками вируса, и белками инфицированной клетки.

9 генов ВИЧ-1 кодируют, по крайней мере, 15 белков [39].

* pol — кодирует ферменты: обратную транскриптазу (RT), интегразу (IN) и протеазу (PR).
* gag — кодирует полипротеин Gag/p55, расщепляемый вирусной протеазой (PR) до структурных белков p6, p7, p17, p24.
* env — кодирует белок gp160, расщепляемый клеточной эндопротеазой фурином на структурные белки gp41 и gp120[40].

Другие шесть генов — tat, rev, nef, vif, vpr, vpu (vpx у ВИЧ-2) — кодируют белки, отвечающие за способность ВИЧ-1 инфицировать клетки и производить новые копии вируса.

Таким образом, необходимо заменить в РНК вируса ген env на другой ген, который будет вместо gp160, расщепляемого на gp41+gp120 кодировать CD4 либо аналогичный ему белок в связке с белком-якорем.

Далее необходимо уменьшить вирус в размерах. Т.е. изменить некоторые из шести генов — tat, rev, nef, vif, vpr, vpu.

Принципы решения генноинженерной задачи давно известны:

Цитата:

1. Получение изолированного гена.
2. Введение гена в вектор для переноса в организм.
3. Перенос вектора с геном в модифицируемый организм.
4. Преобразование клеток организма.
5. Отбор генетически модифицированных организмов (ГМО) и устранение тех, которые не были успешно модифицированы.

Процесс синтеза генов в настоящее время разработан очень хорошо и даже в значительной степени автоматизирован. Существуют специальные аппараты, снабжённые ЭВМ, в памяти которых закладывают программы синтеза различных нуклеотидных последовательностей. Такой аппарат синтезирует отрезки ДНК длиной до 100—120 азотистых оснований (олигонуклеотиды). Получила распространение техника, позволяющая использовать для синтеза ДНК, в том числе мутантной, полимеразную цепную реакцию. Термостабильный фермент, ДНК-полимераза, используется в ней для матричного синтеза ДНК, в качестве затравки которого применяют искусственно синтезированные кусочки нуклеиновой кислоты — олигонуклеотиды. Фермент обратная транскриптаза позволяет с использованием таких затравок (праймеров) синтезировать ДНК на матрице выделенной из клеток РНК. Синтезированная таким способом ДНК называется комплементарной (РНК) или кДНК. Изолированный, «химически чистый» ген может быть также получен из фаговой библиотеки. Так называется препарат бактериофага, в геном которого встроены случайные фрагменты из генома или кДНК, воспроизводимые фагом вместе со всей своей ДНК.

Чтобы встроить ген в вектор, используют ферменты — рестриктазы и лигазы, также являющиеся полезным инструментом генной инженерии. С помощью рестриктаз ген и вектор можно разрезать на кусочки. С помощью лигаз такие кусочки можно «склеивать», соединять в иной комбинации, конструируя новый ген или заключая его в вектор.

Значительные трудности были связаны с введением готового гена в наследственный аппарат клеток растений и животных. Однако в природе наблюдаются случаи, когда чужеродная ДНК (вируса или бактериофага) включается в генетический аппарат клетки и с помощью её обменных механизмов начинает синтезировать «свой» белок. Учёные исследовали особенности внедрения чужеродной ДНК и использовали как принцип введения генетического материала в клетку. Такой процесс получил название трансфекция.

-- Вт июн 28, 2011 01:39:06 --

Также необходимо заменить ряд ферментов, т.к. суть нового вируса не обратная транскрипция, а его РНК должно встраиваться в РНК хозяина (т.е. ВИЧ). Тут должна быть иная интеграза. Да и с механизмом вирусного воспроизводства внутри ВИЧ надо что-то придумать (изменить протеазу). Можно ли точно также использовать ВИЧ в качестве инкубатора, как он использует, скажем CD4-лейкоциты? Т.е. осуществлять внутри вириона синтез всех необходимых белков и ферментов и компоновать на их основе новые частицы.

Другими словами, надо повторить вот этот процесс внутри ВИЧ:

[age]

age в сообщении #462563 писал(а):

Кроме того, возможно сделать так, чтобы вирус не мог проникнуть внутрь клетки через CD4. Т.е. блокировать CD4 от клетки, поставить защитный механизм, безвредный для иммунитета.

далее. Если мы попытаемся блокировать CD4 от проникновения ВИЧ в клетку, то такое средство будет малоэффективным, т.к. Т-клетки в организме самые "рисковые" с самым непродолжительным временем жизни. Нам придётся обрабатывать всё новые и новые клетки, вырабатываемые костным мозгом. При этом ВИЧ будет просто поражать ещё не защищённые (необработанные) клетки и размножаться.
Разумеется, что эффективность обработки будет всегда ниже, чем просто размножения за счёт необработанных. В этом случае ВИЧ будет эффективнее антиВИЧ, хоть и замедлить рост его инфекции существенно удастся.

Поэтому сторонняя блокировка CD4 лекарством стать не сможет.

-- Ср июл 06, 2011 00:50:38 --

age в сообщении #462950 писал(а):

Можно ли точно также использовать ВИЧ в качестве инкубатора, как он использует, скажем CD4-лейкоциты? Т.е. осуществлять внутри вириона синтез всех необходимых белков и ферментов и компоновать на их основе новые частицы.

Другими словами, надо повторить вот этот процесс внутри ВИЧ:

С другой стороны, повторить этот процесс внутри ВИЧ не удастся, если только не наделить новый вирус собственными рибосомами. Но размер рибосом составляет целых 10% от размеров вириона ВИЧ, поэтому использовать рибосому внутри вириона может быть достаточно затруднительно. Равно как это и существенно увеличит размер нового вируса.

[Kvantazar]

если спида не существует, тогда что лишает человека иммунитета?

[temp03]

вот такое решение...

Клонировать штамм ВИЧ и изменить его таким образом, чтобы он:
1) размножался через клетку, но клетка при этом не погибала.
2) проинжектированная клетка очищалась от CD4-CCR5 рецепторов (действие аналогичное Delta-32) - соббственно защитное анти-ВИЧ действие

Т.е. принцип действия лекарства-антивируса сводится к искусственному временному созданию Delta-32 мутации.

П.2. реализуем и затруднений вызвать не должен:
а) ДНК нового штамма-мутагена содержит ДНК Delta-32 донора, которые встраиваются в ДНК клетки и вызывают отторжение с её оболочки CD4-CCR5
б) направленное быстрое химическое воздействие, т.е. встроенные в структуру нового вируса ферменты, которые будут переданы на оболочку и так же вызовут отторжение CD4-CCR5 рецепторов.
Чисто генно-инженерные задачи.

Сложность, на мой взгляд, представляет п.1. Так как смысл стандартного ВИЧ заключается именно в том, что клетка-инкубатор после инфицирования погибает. Т.е. надо добиться, чтобы клон-лекарство проходил через клетку "прозрачно", незаметно для неё, лишь меняя её ДНК, отторгая CD4-CCR5 и создавая подобно ВИЧ копии. И это самое главное. От процента выживших клеток будет зависеть эффективность этого подхода в целом.

Тогда, если всё пройдёт удачно, то в стадии СПИДа, когда концентрация вируса превышает $10^5$ копий/мл падение концентрации CD4-лимфоцитов не будет становиться ниже $50$% от нормального уровня, при этом недостающий остаток лимфоцитов имунная система будет компенсировать лишь на 50% - т.е. в меньшей степени, чем требует полное обновление. Из этих 50% снова инфицируются двумя штаммами: - оригиналом ВИЧ и клоном, т.е. клон опять из этой половины "защитит" ещё половину. Имунный ответ станет ещё сильнее...
Далее доля ВИЧ-уязвимых лимфоцитов снизится до 1/8, 1/16,... и т.д. пока концентрация ВИЧ в крови не станет ниже допустимой и он уйдёт из организма.
Расчёт полного исцеления зависит от времени жизни лимфоцитов и частотой обновления лимфоцитов в крови. Обычно для самых короткоживущих - это 4 дня, для длительно живущих - 170 дней.
Т.е. время более чем достаточное для того чтобы баланс сил (количества превышения копий) сложился в сторону анти-ВИЧ.

-- Пт июл 12, 2013 11:16:08 --

_____________________

Однако при этом новый мутаген можно будет снабдить специальными (химическими или ферментальными) "маячками", которые после вывода ВИЧ помогут выведению мутагена из организма и свежему обновлению не-Delta-32 уже имунной системы.
Т.е. мы можем задать свойства мутагена таким образом, что мы потом сможем его терапевтически поймать и вывести из организма.

[temp03]

на самом деле ограничения в п.1 можно обойти, нам абсолютно неважно, как будет размножаться мутаген: на CD4-клетках или как-то иначе, главное:
1) чтобы он по принципу ВИЧ захватывал часть мембраны хозяина, чтобы оставаться невидимым для имунной системы;
2) чтобы он успешно конкурировал с ВИЧ по концентрации на мл.;
Даже можно просто инжектировать нельзя, т.к. имунная система быстро поймёт.
Но размножать можно на чём угодно.

[temp03]

Ещё более эффективное решение: клетки-собиратели ВИЧ подобно макрофагам. Т.е. при попадании в клетку меняем её таким образом, чтобы у неё, - напротив, резко увеличивалось количество CD4-CCR5 рецепторов, т.е. она становилась более яркой мишенью для ВИЧ.
Далее ВИЧ присоединяются к клетке, проходят внутрь, где она их намертво инкубирует и не выпускает. Т.е. побывавший до ВИЧ мутаген изменяет ДНК клетки, чтобы интеграза ВИЧ становилась безопасной, не могла встроиться и доставить вирусные РНК на мембрану для синтеза клонов.
Подобная клетка-пожиратель ВИЧ, будучи более CD4-активной нежели лейкоциты, аккумулирует в себя достаточно вируса, который внутри неё совершит цикл воспроизводства, однако не добьётся успеха, т.е. самопроизвольно распадётся. Т.е. уже безвредная вирусная ДНК навсегда останется в клетке-инкубаторе, а затем когда выйдет будет подобрана макрофагами.

-- Сб июл 13, 2013 11:35:25 --

либо в клетку будет внесён фермент, который будет расщеплять интегразу, тем самым не давая вирусной ДНК встроиться в ДНК хозяина. Т.е.:
1) расщепление интегразы при попадании в ядро;
2) защита ДНК от встраивания, если п.1. даст сбой

[temp03]

про расщепление интегразы здесь

Статья хоть и выглядит несерьёзно, но расщепление интегразы задача научно решённая.

(расщепление интегразы)

Цитата:

Известны соединения 4-оксохинолина, обладающие ингибирующим действием в отношении интегразы ВИЧ (Патент РФ 2275361, кл.С07 В 215/56, оп. 27.04.2006).

Известны иммуноглобулины класса G (IgG), гидролизующие белки оболочки вируса gp120 (Paul S. et al. Appl. Biochem. Biotechnol. 2000, V.83, P.71-84) и gp41 (Hifumi E. et al., J. Immunol. Methods, 2002, V.269, P.283-98). Однако IgG, расщепляющие gp120, обладают очень низкой активностью, а в случае gp41-расщепляющих антител активность также очень низкая и они являются мышиными AT, применение которых должно вести к развитию иммунного ответа на чужеродный белок.

Наиболее близкими к заявляемым ингибиторам - прототипом являются природные антитела, активные против вируса иммунодефицита человека (Заявка РФ 2003125554, кл. С07К 16/42, оп. 10.02.2005).

-- Вс июл 14, 2013 21:29:15 --

Т.е. если наш мутаген изменит CD4-клетку таким образом, что в её ядре появятся соединения 4-оксохинолина или иммуноглобулины класса G (IgG), то интеграза ВИЧ не сможет выполнить своих функций, т.е. все ВИЧ попавшие в такую CD4-клетку будут распадаться на кучку безвредной ДНК, которая будет плавать в плазме клетки. Причём такая клетка будет сохранять нормальную работоспособность - по-прежнему выполнять имунные функции. Ведь в её ДНК будет лишь добавлена функция синтеза G (IgG)-ферментов во внутреннем ядре + усиление (увеличение) концентрации CD4 на поверхности, для повышенной ВИЧ-притягательности. В остальном это будет та же клетка.

-- Вс июл 14, 2013 21:38:37 --

Остаётся лишь вопрос активного селективного развития такого анти-ретровируса в организме.
Именно селективного, т.к. данный процесс должен управляться.

-- Вс июл 14, 2013 21:47:55 --

Смысл в том, что мы должны найти такие клетки, которые новый вирус будет использовать для размножения, подобно тому как ВИЧ использует CD4. Возможно эти клетки будут погибать - но это будет жертва ради победы над ВИЧ. Хотя если добиться симбиоза, это будет просто замечТательно!