A HIV-fertőzés génterápiái: ígéret a jövőre

Nyomtatóbarát változatKüldés e-mail-benPDF
Cikk: 
Pomerantz, R.J. és Trono, D. - AIDS, 9, 985, 1995

Mivel a jelenleg rendelkezésre álló gyógyszerekkel a HIV-fertõzés kezelésében csak mérsékelt sikereket értek el, az utóbbi idõben egyre nagyobb érdeklõdés irányul a génterápia felé. A kezdetben a veleszületett anyagcsere-betegségek korrigálására kidolgozott génterápia lehetséges alkalmazási területei ma már kiterjednek a daganatos és fertõzõ megbetegedésekre is. Az utóbbi betegségek esetében a génterápiával elérendõ cél az intracellularis immunizáció. Ennek lényege: egyes sejtek genetikai állományát abból a célból módosítják, hogy bennük nem vagy csak csökkent mértékben menjen végbe egy adott patogén ágens szaporodása
 
A HIV-betegség terápiájára alkalmas genetikai módszerek
Az ideális HIV terápia eredményeképpen valamennyi olyan sejt elpusztulna, amelybe a HIV-RNS-rõl készült DNS-provírus beépült. Valószínûleg ezt a célt sohasem sikerül majd elérni, reálisabb célkitûzésnek látszik olyan genetikai eljárások alkalmazása, amelyekkel meg lehet akadályozni a vírus terjedését a szervezeten belül. Ennek elérése céljából a szervezetbõl kivett sejtekbe különbözõ vektorok segítségével olyan génszekvenciát juttatnak, amely gátolja egy adott patogén ágens szaporodását, majd az így kezelt sejteket visszajuttatják a szervezetbe. Ezen az un. ex vivo eljáráson kívül elvileg lehetséges egy olyan megoldás is, amelynek során a vektorokhoz kötött gént a vérbe juttatják be és a szervezeten belül megy végbe ennek beépülése a különbözõ sejtekbe.
 
Vektorként leggyakrabban különbözõ fertõzõ mikro-organizmusokat, ezek közül is elsõsorban a állati retro-vírusokat alkalmaznak. A legtöbb génterápiás kísérletben egy defektiv állati retrovírust, a murin leukaemia vírust használták. Újabban terjed az adenovírus és az adeno-asszociált vírus vektorok használata is. Végül olyan eljárásokat is kidolgoztak, amelyek fiziológiás membránfúzió útján (liposomák) vagy mechanikus úton (pneumatikus gén-puska) juttatják be a kívánt gént a sejtekbe.
A HIV-vel szembeni intracelluláris immunizáció céljára kétféle eljárást fejlesztettek ki, az egyik proteineket, a másik RNS-t alkalmaz a vírusgátlás céljára. (Táblázat)
 
A HIV-1 fertõzés génterápiájára alkalmazható eljárások
 
Fehérje-alapú
Transzdomináns negatív mutáns fehérjék
Gag
Env
tat
Rev
Intracelluláris egyláncú variábilis antitest fragmentumok
Anti-envelope
Anti-Rev
Öngyilkos konstrukciók
Diftéria toxin
Herpes simplex vírus thymidin kináz
Csapda mechanizmusok
Intracelluláris CD4
Vírus-specifikus inhibitorok
Vpr-toxin kimérák
RNS-alapú
Antisense
Molekuláris csalétkek
Polytranszaktivációs response element
Poly-Rev response element
Ribozimek
Kalapácsfej
Hajtû
A Protein-alapú anti-HIV génterápia
A vírus géntermékek domináló mutánsai
Az ilyen géntermékek által kódolt fehérjék interferálnak az eredeti fehérje funkcióival, mivel a mutáns fehérje és az eredeti proteinek kötõdésének eredményeképpen funkcióképtelen multimerek keletkeznek. Egy másik lehetõség az, hogy a mutáns gén által kódolt fehérje nem kötõdik ugyan a vírus proteinhez, de vetélkedik ezzel a csak korlátozott mennyiségben rendelkezésre álló kofaktorokért, vagy szubsztrátokért. Mind egyes strukturális (gag, env), mind pedig a regulátor géneknek (tat, rev) elkészítették a transzdomináns negatív variánsát.
 
Egyláncú antitestek és más módosított cellularis faktorok
Ilyen fragmentumokat az antitestek antigén-kötõ régiójából lehet elõállítani, és stabilan expresszáltatni lehet egyes sejtekben. A Rev-elleni egyláncú antitest megakadályozza a Rev regulátor fehérje bevándorlását a sejtmagba, és emiatt elmarad a HIV késõi génjeinek az expressziója. Az env-ellenes intracelluláris antitestek pedig az endoplasmás reticulumban ejtik csapdába az env fehérjéket, és ezáltal szignifikánsan csökkentik a sejtekbõl kikerülõ virionok infektivitását.
Indukálható toxikus fehérjék
Ennek az eljárásnak az a célja, hogy a fertõzött sejt meg azelõtt elpusztuljon, mielõtt jelentõs mennyiségû vírust termelne. A sejtbe toxikus fehérjéket, pl. a herpes simplex vírus thymidin kináz enzimjét vagy a diftéria toxint kódoló gén-szkvenciákat juttatnak. Ezek azonban csak akkor lépnek mûködésbe, ha a sejtben megindul a HIV tat fehérje szintézise. A toxin termelõdésének megindulása után a sejt gyors öngyilkossága következik be.
 
B. RNS alapú génterápia
Ribozimek
A ribozimek speciális rövid RNS molekulák, melyek két doménbõl állnak. Az egyik domén egy specifikus RNS molekulát ismer fel, a másik domén pedig ennek hasítását katalizálja. Két különbözõ prototípus molekulából (kalapácsfej, hajtû) származó anti-HIV ribozimet fejlesztetek ki, melyek a vírus genom különbözõ részeit ismerik fel, és így különbözõ mértékben gátolják a vírus replikációt. A ribozimek azért lehetnek értékes eszközei az anti-HIV génterápiának, mert mind a sejtbe bekerülõ vírusok RNS-ét, mind pedig az újonnan átíródó vírus mRNS-t hasítani képesek.
Antisense RNS
 
Az antisense RNS molekulák olyan oligonocleotidok, melyek felépítése a vírus egyes fehérjéit kódoló RNS vagy a DNS provírus egyes szekvenciáihoz viszonyítva komplementerek. Így képesek a HIV-1 RNS egyes részeihez kötõdni, ill. a provirus kettõs DNS láncához harmadik láncként fixálódni, és ezáltal gátolni a retrovírusok replikációját. Ilyen antisense molekulákat dolgoztak ki a tat, rev, gag gének, a tat és rev gének által kódolt fehérjék kötõhelyei (TAR, RRE), és az un. LTR (long terminal repeat) ellen. A technika alkalmazása azonban számos nehézségbe (a sejtbe juttatás problémái, escape mutánsok keletkezése) ütközik.
 
RNS csalétkek
Az eljárás alapja: genetikai úton a sejtben megnövelik az olyan RNS részeknek (pl. TAR, RRE) a mennyiségét, amelyhez a regulátor gének fehérjéi kötõdik a természetes fertõzés során, megakadályozva ily módon, hogy a tat, ill. rev gének termékei s természetes targetjeikhez kötõdve megindítsák az új vírusok replikációját a fertõzött sejtekben.
Az anti-HIV génterápiával kapcsolatos általános problémák
A fehérje-alapú génterápiás eljárások fõ nehézsége az immunválasz kifejlõdése, ill. az idegen fehérjék toxicitása. Újabban lehetõség nyílik az immunválasz kifejlõdésének gátlására.
Az RNS-alapú anti-HIV génterápia esetében immunválasz kialakulásától nem kell tartani, azonban fennáll annak a veszélye, hogy a ribozimek, ill. az antisense nucleotidok egyes normál sejtfunkciókat is megzavarnak.
 
2. A vektorokkal kapcsolatos problémák
A leggyakrabban alkalmazott, defektív retrovírus (MLV) vektorok esetében nem zárható ki teljes biztonsággal fertõzõ MLV vírusok képzõdése, ill. az, hogy a vektorok a genom olyan részeibe épülnek be, ahol ennek hatására egyes fontos gazdasejt-gének expressziója és/vagy funkciója károsodik. A retrovírus vektorok használatát korlátozhatja aránylag gyenge hatékonyságuk is. Mivel ezek a vektorok csak az osztódó sejtekbe képesek beépülni, és a szervezetben a HIV fõ rezervoárjai a nem-proliferáló CD4+ lymphocyták és a monocyták/macrophagok, az MLV vektorok használata az anti-HIV génterápia céljára erõsen megkérdõjelezhetõ. Ezért felmerült a nem-proliferáló sejtekbe is bejutni képes defektív lentivírusok, sõt defektív HIV vektorként való felhasználása is. Az adenovírus-asszociált vírusok vektorként való alkalmazása mellett is az szól, hogy nyugvó sejteket is megfertõznek, és az, hogy genomonként csak néhány kópia vektor képes beépülni, ezért csökken a celluláris gének funkciója megzavarásának veszélye is. A jövõ valószínûleg a nem-fertõzõ vektoroké, legújabban a HIV génterápia területén is értek már el mikropartikulákkal való génátvitel segítségével pozitív eredményeket.
 
Egyéb potenciális nehézségek
Az eddig alkalmazott génterápiás protokollok az ex vivo megközelítésen ,tehát a genetikailag módosított saját sejtek visszajuttatásán alapul a szervezetbe. Ennél sokkal egyszerûbb megközelítésnek látszik az in vivo génterápia, amikor a vektor magába a betegbe juttatják be. Azonban ehhez az eljáráshoz olyan vektorok szükségesek, amelyek a szervezeten belül képesek egyes sejttípusokat megtalálni és szelektíve megfertõzni. Történtek már próbálkozások ebben az irányban is.
Az ex vivo megközelítés esetén kétségtelenül a csontvelõbõl, ill. a perifériás vérbõl származó CD34-pozitív õssejtek lennének az ideális targetsejtek, mivel ezeknek a sejteknek genetikai módosítás utáni visszajuttatása után olyan utódsejtek keltkeznének a szervezetben, melyek rezisztensek a HIV-fertõzésre. Ebben az irányban számos ígéretes kísérlet folyik.
 
Végül felmerülnek más, elméletileg lehetséges veszélyek is. Így nem lehet kizárni a kemoterápiához hasonlóan a génterápiára rezisztens escape-mutánsok keletkezését, ill. a csak részlegesen gátolt HIV-replikáció miatt a fertõzött sejtben accumulálódó HIV-fehérjék káros hatását sem.
Konklúziók
Az anti-HIV génterápia fokozatosan válik elméleti lehetõségbõl gyakorlati eszközzé, már több eljárás esetében indultak meg fázis I. vizsgálatok Valószínûleg a HIV-fertõzötten született újszülöttek esetében lehet majd a génterápiát a legnagyobb sikerrel alkalmazni, mivel náluk sokszor még a fertõzés disszeminálódása elõtt lehetne a terápiát megindítani, elsõsorban a köldökvérben nagyszámban elõforduló CD34-pozitív õssejtek ex vivo kezelése útján.
 
Bár az effektív anti-HIV génterápia kidolgozásához még számos jelentõs akadályt kell legyõzni, az eddigi gyors haladás reményt ad arra, hogy ez sikerülni fog. Bizonyos az is, hogy a gyógyszeres kemoterápia kombinálható lesz a génterápiás eljárásokkal.