Znajdź zawartość

Choć leki blokujące aktywność retrowirusów są dostępne na rynku lub testowane od kilku lat, dokładne mechanizmy działania części z nich pozostają zupełnie nieznane. Dzięki powodzeniu trwających aż cztery lata badań sytuacja ta może się jednak zmienić. Wszystko dzięki zespołowi dr. Petera Cherepanova z Imperial College London, któremu udało się ustalić trójwymiarową strukturę integrazy - enzymu odpowiedzialnego za wbudowanie kopii genomu retrowirusa do DNA gospodarza. Ustalanie (czy też, jak mawiają krystalografowie, rozwiązywanie) struktury białek jest dziś metodą dość powszechną, o czym świadczą setki publikacji pojawiających się każdego roku. W przypadku integrazy sytuacja jest jednak prawdziwie niezwykła, bowiem prace nad ustaleniem jej struktury trwały łącznie... około 20 lat. Długo oczekiwany przełom nastąpił dzięki współpracy dr. Cherepanova oraz badaczy z Harvard University. Wspólnymi siłami, po przeprowadzeniu ponad 40000 nieudanych prób(!), naukowcom udało się wyhodować nadający się do analiz kryształ integrazy wirusa PFV (ang. prototype foamy virus) - patogenu niespokrewnionego co prawda z najsłynniejszym retrowirusem, jakim jest HIV, lecz podobnie jak on zdolnego do trwałego wbudowania kopii własnego genomu do DNA gospodarza. Oprócz ustalenia budowy samej integrazy badaczom udało się rozwiązać strukturę jej kompleksu z DNA, a także z dwoma lekami - dopuszczonym do użytku w USA raltegravirem oraz znajdującym się w fazie testów klinicznych elvitegravirem. Ponieważ oba te środki skutecznie blokują integrazę zarówno FPV, jak i HIV, zdaniem badaczy oznacza to, że budowa kluczowych elementów białka z obu wirusów musi być bardzo podobna. Informacje zebrane przez zespół dr. Cherepanova są bezcenne dla naukowców zajmujących się poszukiwaniem nowych leków hamujących aktywność HIV. Teraz, gdy struktura integrazy została rozwiązana, badacze mogą wreszcie zająć się poszukiwaniem cząsteczek dostosowanych do realizacji określonego celu, a nie tylko testowaniem różnych leków metodą prób i błędów.

XMRV, odkryty niedawno retrowirus podejrzewany o powodowanie zespołu chronicznego zmęczenia, najprawdopodobniej nie jest powiązany z tym zaburzeniem - wynika z nowych, dokładniejszych badań przeprowadzonych przez naukowców z Imperial College London (ICL) oraz King's College London (KCL) .Syndrom chronicznego zmęczenia (ang. chronic fatigue syndrome - CFS) to tajemnicza choroba, objawiająca się uporczywym zmęczeniem utrzymującym się pomimo odpoczynku oraz szeregiem możliwych objawów dodatkowych, takich jak ból głowy, mięśni i stawów, a w skrajnych przypadkach - nawet depresja. Choć na CFS cierpi - wg różnych danych - od 0,1% do 1% populacji, jego przyczyna pozostaje nieznana. Trzy miesiące temu amerykańscy badacze poinformowali o statystycznej korelacji pomiędzy występowaniem tego schorzenia oraz nosicielstwem XMRV - odkrytego niedawno retrowirusa występującego naturalnie u myszy, lecz zdolnego do atakowania człowieka. Badacze z ICL i KCL postanowili zweryfikować te doniesienia. Do nowego studium wykorzystano materiał pobrany od 186 pacjentów cierpiących na CFS. W odróżnieniu do kolegów zza oceanu, Brytyjczycy przeprowadzili swoje badania z większą troską o zapobieżenie fałszywie pozytywnych wyników wskazujących na obecność XMRV. Dla osiągnięcia wysokiej jakości wyników badacze poszukiwali DNA (zarówno wirusowego, jak i ludzkiego) nawet w superczystej wodzie i odczynnikach używanych do testów. Dodatkowo w ich laboratoriach nigdy nie pracowano nad XMRV, w związku z czym ryzyko przypadkowego zawleczenia wirusa było minimalne. Jak się okazało, obecności XMRV nie stwierdzono... w żadnej z badanych próbek. Zdaniem prof. Myry McClure, jednego z autorów studium, oznacza to, że zaproponowana niedawno terapia CFS, polegająca na stosowaniu leków antyretrowirusowych, najprawdopodobniej nie ma większych szans na powodzenie, przynajmniej u pacjentów z Wlk. Brytanii. Prof. Simon Wessely, inny naukowiec zaangażowany w nowe badania, dodaje: odkrycie nie ma na celu zakwestionowania wiarygodności innych badań (...) Jak zawsze w nauce, żadne studium nie daje ostatecznych odpowiedzi; istnieją liczne grupy innych badaczy zajmujących się aktualnie tym [zagadnieniem]. Czekamy z zainteresowaniem na ich wyniki.

Aż 8% ludzkiego genomu to pozostałości retrowirusów - wyjątkowo przebiegłych pasożytów, zdolnych do trwałego wbudowania swojego materiału genetycznego do naszego DNA. Jak się jednak okazuje, organizmy żywe radzą sobie z tymi nieproszonymi gośćmi za pomocą specjalnego białka, niszczącego je i blokującego ich namnażanie. To troszkę tak, jakby znaleźć skamieniały szkielet z włócznią przechodzącą na wylot przez jego czaszkę. Możesz być całkiem pewny tego, w jaki sposób zmarł dany osobnik - tłumaczy funkcję "leczniczej" molekuły dr Paul Bieniasz, szef Laboratorium Retrowirusologii na Uniwersytecie Rockefellera. W tym przypadku możemy nawet wykonać testy, które pokazują, że włócznia nie została tam umieszczona po śmierci osobnika. Dowody w postaci DNA są pod tym względem jasne. Czym są owe tajemnicze ślady "zbrodni"? To sekwencje DNA retrowirusów, które były włączane do naszych genomów przez ostatnich kilka milionów lat i zwalczane przez nasze organizmy. Porównano je z "tropami" pozostawianymi przez specjalnie zaprojektowany mysi retrowirus wzbogacony o geny pochodzące od ich prastarych krewniaków. Autorzy eksperymentu zaobserwowali, że zdolność patogenu do atakowania komórek jest skutecznie powstrzymywana przez białko zwane APOBEC3. Udało się także ustalić sposób jego działania. Jak twierdzą autorzy z Uniwersytetu Rockefellera, badana proteina powoduje charakterystyczne mutacje w retrowirusowych genach, powodując ich inaktywację i blokując w ten sposób namnażanie się wirusa. Zmiany te były identyczne z tymi, które stwierdzono w obrębie genów "dawnych" retrowirusów, których pozostałości odkryto w genomie myszy. Dokładne zrozumienie opisywanych mechanizmów może okazać się niezwykle istotne dla rozwoju medycyny. Jednym z najważniejszych dla człowieka retrowirusów jest bowiem HIV, odpowiedzialny za "dżumę XX wieku" - AIDS. Być może pewnego dnia badaczom uda się nie tylko opanować to niezwykle ciężkie schorzenie, lecz także uniemożliwić powstawanie nowych retrowirusów zdolnych do ataku na ludzi.

Naukowcy z uczelni Georgia Tech stworzyli w swoich laboratoriach sztuczną kość, która naśladuje zdolność swojego naturalnego odpowiednika do stopniowego "przenikania" w ścięgna i więzadła. Zastosowana metoda może znaleźć zastosowanie głównie w medycynie regeneracyjnej. Istotną cechą tkanki kostnej jest jej zdolność do wnikania pomiędzy elementy struktur takich, jak ścięgna czy więzadła, i tworzenie wspólnie z nimi złożonej sieci. Ta charakterystyczna struktura umożliwia powstanie ogromnej powierzchni styku dwóch różnych typów komórek, nadając powstającemu w ten sposób połączeniu unikalną wytrzymałość. Dotychczas brakowało sposobów na tworzenie tak złożonych połączeń, lecz wykonane przez Amerykanów badania stanowią istotny krok naprzód w tej dziedzinie. Pracujący na Georgia Tech naukowiec, prof. Andres Garcia, opisuje główne założenia projektu: jednym z największych wyzwań w medycynie regeneracyjnej jest wytworzenie stopniowo "rozrzedzającej się" struktury, ponieważ właśnie tak zbudowana jest większość tkanek. Istnieją też badania silnie sugerujące, że właśnie taka powierzchnia zapewnia lepszą spójność i zdolność do przenoszenia ciężarów. Prowadzonemu przez niego zespołowi udało się nie tylko uzyskać kość o pożądanej strukturze, lecz także wytworzyć gradient stopniowo przenikających się struktur o różnym stopniu sztywności. Co więcej, uzyskana hybryda została skutecznie wszczepiona zwierzętom laboratoryjnym na kilka tygodni. Kluczem do sukcesu okazało się stworzenie trójwymiarowego szkieletu, który został wysycony różnymi stężeniami cząsteczek retrowirusa - mikroorganizmu podobnego do wirusa HIV, zdolnego do przekazywania własnych genów komórkom, z którymi wejdzie w kontakt. Na tak przygotowaną powierzchnię naniesiono fibroblasty - komórki zdolne do wytwarzania, w zależności od rodzaju stymulacji, różnego rodzaju włokien charakterystycznych np. dla tkanki kostnej, skóry czy więzadeł. W eksperymencie zastosowano wirusa przenoszącego gen dla białka zwanego Runx2. Należy ono do tzw. czynników transkrypcyjnych, czyli protein regulujących aktywność niektórych genów. Aktywność Runx2 wywołuje m.in. powstawanie kości. Im węcej jego kopii jest wytwarzanych przez określone komórki, tym większe jest prawdopodobieństwo przyjęcia przez nie formy charakterystycznej dla kości. Jeżeli jest ich mniej, komórki rozwijają się do postaci ścięgien oraz więzadeł. Zastosowanie tak przygotowanej struktury pozwoliło na uzyskanie hybrydowej tkanki, w której elementy kości płynnie przenikają do postaci charakterystycznej dla więzadeł czy ścięgien. Tak uporządkowana architektura tkanki przypomina budowę naturalnych kości oraz ich miejsca przyczepu do mięśni (funkcję tę pełnią ścięgna) lub innych kości (więzadła). Jeżeli opracowana technologia przejdzie pomyślnie dalsze testy, możliwe będzie jej zastosowanie w medycynie, np. podczas chirurgicznej rekonstrukcji więzadeł. Zabiegi tego typu umożliwiają przywrócenie prawidłowego połączenia pomiędzy kośćmi, lecz stosunkowo często kończą się niepowodzeniem właśnie ze względu na niedoskonałość połączenia więzadła z tkanką kostną. Odpowiednia modyfikacja metody opracowanej na Georgia Tech może okazać się skutecznym rozwiązaniem tego problemu.