Badania nad HIV rzucą nowe światło na procesy związane z rozprzestrzenianiem się wirusów
Szczepionka na HIV jeszcze nie powstała, dlatego profilaktyka i leczenie obecnie opierają się na codziennym podawaniu osobom zakażonym leków antyretrowirusowych. Leki te chronią zdrowie ludzi i zapobiegają dalszemu rozprzestrzenianiu się wirusa. „Jednak odnalezienie wszystkich osób zakażonych HIV może być nie lada wyzwaniem”, mówi koordynator projektu BEEHIVE, Christophe Fraser, starszy kierownik zespołu badającego dynamikę patogenów w Katedrze Medycyny Nuffielda na Uniwersytecie Oksfordzkim, którego zespół obecnie pracuje również nad powstrzymaniem rozprzestrzeniania się COVID-19. Jedno z wyzwań związanych z rozpoznawaniem osób zakażonych HIV wynika z faktu, że „w momencie zakażenia pojawiają się jedynie objawy przypominające grypę. Potem latami przebiega ono bezobjawowo aż do momentu rozwoju AIDS”. Zrozumienie biologii wirusa, jego ewolucji, a także wzorców rozprzestrzeniania są zatem kluczowe dla opracowania skutecznych strategii zapobiegania wirusowi HIV, ponieważ pomagają one specjalistom skupić się na najbardziej zagrożonych grupach.
Uzupełnianie luk w wiedzy
Celem zespołu skupionego przy projekcie BEEHIVE było uzupełnienie istotnej luki w wiedzy poprzez rozpoznanie mutacji w sekwencji genetycznej wirusa związanej z wirulencją, takich jak ciężkość zakażenia. Jedna z metod opiera się na pomiarze ustalonego poziomu wiremii (ang. set-point viral load, SPVL) – stężenia wirusa w osoczu krwi w przewlekłym stadium choroby. Punktem wyjściowym prac zespołu były jego wcześniejsze badania, które wykazały, że najczęściej występujące stężenie jest jednocześnie najbardziej sprzyjające wirusowi. „Już wcześniej podejrzewaliśmy, że SPVL nie jest regulowane przez układ odpornościowy danej osoby próbujący zwalczyć wirusa, ale częściowo przez samego wirusa”, mówi Fraser. „Chcieliśmy przede wszystkim dowiedzieć się, czy różnice w sekwencji genetycznej wirusa są powiązane z wirulencją”. Innymi słowy badacze chcieli ustalić, czy zwiększenie lub zmniejszanie stopnia zakażenia wymaga obecności mutacji. W tym celu zespół projektu pracował z pacjentami z ośmiu państw europejskich i Ugandy. Stworzono zestaw danych zawierający informacje na temat rozwoju choroby oraz zebrano próbki krwi, z których wyizolowano wirusa i określono jego sekwencję genetyczną. Zgromadzone dane były tak złożone, że wymagane było opracowanie nowej metody obliczeniowej zwanej shiver, co z kolei doprowadziło do powstania kolejnej metody – filoskanera – niezwykle skutecznego narzędzia do zbierania informacji na temat rozprzestrzeniania się wirusa na podstawie danych z sekwencjonowania.
Innowacje w dziedzinie badań nad HIV
Zespołowi projektu udało się rozpoznać mutacje wirusowe związane z wirulencją. „Potwierdziliśmy także, że około jednej trzeciej zmian w SPVL wywołanych jest przez wirusa”, mówi Fraser. „Wszelkie tego typu badania mają wspólny cel – lepsze zrozumienie cząsteczkowych podstaw wirulencji, które umożliwi opracowanie skuteczniejszych sposobów powstrzymywania rozprzestrzeniania się wirusa”. Badanie próbek klinicznych z wykorzystaniem metody shiver i filoskanera dostarczyło również informacji na temat modeli rozprzestrzeniania się wirusa wśród ludzi. Naukowcom udało się scharakteryzować podwójne zakażenie, które ma miejsce, gdy jedna osoba jest zakażona dwoma różnymi wirusami HIV. Najważniejszym owocem projektu BEEHIVE, który zakończył się w marcu 2019 roku, było udowodnienie, że sekwencjonowanie HIV i analiza łącząca różne podejścia mogą być przeprowadzane na niespotykaną dotąd skalę. Fraser i jego zespół obecnie starają się przełożyć swoje ustalenia na faktyczne działania interwencyjne w zakresie zdrowia publicznego w krajach Afryki Subsaharyjskiej. „Chcemy odtworzyć analizy, które przeprowadziliśmy w ramach projektu BEEHIVE, w krajach afrykańskich, w przypadku których mamy do czynienia ze znacznie większymi zestawami danych”, podsumowuje Fraser.
Słowa kluczowe
BEEHIVE, HIV, szczepionka, antyretrowirusowy, wirulencja, AIDS, wirus, SPVL, genetyczny, sekwencjonowanie, COVID-19
