Ajánlj témát!

Miről szeretnél olvasni nálunk? Ha nem árulod el, csak találgatunk. Írjatok arról, hogy...

Kik vagyunk mi?

Az Akciós Potenciál egy agykutatással illetve más biológiai témákkal foglalkozó fiatalokból álló baráti, munkatársi közösség. Azért indítottuk a blogot, hogy az általunk űzött tudományágak új eredményeit közérthető módon, érdekesen mutassuk be az érdeklődöknek. Nem törekszünk tudományos igényű részletességre, de nem is elégszünk meg annyival, hogy "brit tudósok kimutatták..."

Utolsó kommentek

Szerzők

RSS feed

Rovatok

Címkék

creative commons

Creative Commons License
Terjeszd, használd, hivatkozd

Egyéb

Új fegyver az AIDS ellen?

A molekuláris biológia egyik új nagy felfedezése, hogy felismertük a génszabályozás egy új módját. Erre alapozva el tudjuk nyomni a kiválasztott gének termékeinek keletkezését így elvben lehetséges a a HIV vírus genomjának a megtámadása a megfertőzött sejteken belül. Az új fegyver neve: mikro RNS.


Az ellenfél

Először is nézzük az ellenfelet. Legjobb tudásunk szerint, az AIDS nevű betegséget a HIV nevű vírus okozza - habár vannak olyanok akik úgy gondolják, hogy ezt csak a gyógyszeriparban érdekelt emberek találták ki és az AIDS-et maguk a gyógyszerek okozzák amit a betegség ellen adnak az orvosok. Ez persze egetverő hülyeség, még akkor is, ha nem foglalkozunk azzal amit tudunk, és csak a gyógymód sikeressége alapján ítéljük meg az elméletünk helyességét. Az USA-ban, ahol széles körben használják a HAART (Highly Active Antiretroviral Therapy) terápiát, az AIDS-betegséggel együtt élhető átlag várható élettartamot sikerült 32 évre növelni (lásd Schackman és munkatársai cikkét).
Azt meg kell jegyeznem, hogy sajnos ez a retrovírus-ellenes koktél nem gyógyít ki a betegségből, csak megnehezíti a vírus dolgát, viszont cserébe az egész élet során szedni kell és meglehetősen drága.

A HIV vírusnak két fajtája, a HIV-1 és a párhuzamosan, ettől függetlenül keletkezett HIV-2 ismert. A világon a legtöbb megbetegedést az 1-es típus okozza és ezért (valamint mert a HIV-2 leginkább csak nyugat-afrikai országokban terjed) mindenki leginkább ezzel foglalkozik. Mindkét vírusra jellemző, hogy a retrovírusok közé tartoznak. Mint ilyenek, ugyanúgy kezdik "pályafutásokat" mint ahogy a többi vírus: be kell jutniuk egy olyan szervezetbe amely a számukra szükséges sejteket tartalmazza. A vírusok nem mozognak maguktól, sőt egyáltalán semmit sem csinálnak még a szervezeten belül sem egészen addíg a pillanatig, amíg be nem kerülnek egy megfelelő sejtbe. Ezért is nehéz eldönteni róluk, hogy egyáltalán élőlénynek tekinthetők-e.


A vírusokat akár ki is kristályosíthatjuk, semmi bajuk nem lesz ettől


Ha bekerültek a sejtbe, ami a HIV esetében a fehérvérsejtjeink, a makrofágjaink illetve a mikroglia sejtjeink lehetnek, akkor viszont több csúnya dolgot is tesznek. Rengeteg új másolatot gyártatnak a sejttel magukról, másrészt ezzel megölik a sejtet is. Ami nekünk azért olyan rossz, mert bár a fenti sejtjeinket folyamatosan újra tudjuk termelni, de nem olyan tempóban mint ahogy a vírus öli őket. Mivel mindhárom sejttípus az immunrendszerünk fontos katonáinak szerepét töltik be, a HIV gyakorlatilag lefegyverzi a testünket és végül ha nem is egy nátha, de valami olyan betegség végez velünk, amit jó eséllyel meg se kapnánk egészségesen.


A HIV az agy védekezőrendszerének kulcselemét, a mikroglia sejteket is megtámadja


Ami a HIV vírust különlegesen kezelhetetlenné teszi, az a hihetetlenül nagy változékonysága, ami egyébként a retrovírusokra általában jellemző. Mitől változékonyabb egy retrovírus a "mezei" vírusoknál? Ehhez vissza kell mennünk az iskolapadba...
Ha jól emlékszem, a középiskolai tanulmányaimra, akkor valami olyasmit tanultam annak idején, hogy a genetikai információ a duplaszálú DNS-be van írva, ez az információ átíródik a sejtekben az egyszálú RNS molekulákba (ez a transzkripció, vagyis átírás), amely információk alapján elkészülnek a fehérjék a transzláció során (ez a genetikai információ lefordítása). Ebben a sorrendben és sohasem fordítva, fehérje alapján nem tud RNS készülni és RNS alapján nem tud DNS készülni - legalábbis így gondoltuk régebben.


A HIV gonosz trükkje

Ha alaposan megnézünk egy retrovírust, akkor egyrészt nem találunk benne egy kanyi molekula DNS-t sem, viszont van benne egy RNS szál és pár fehérje.
Ennyi lenne az egész?! Ez olyan halálos? Még génjei sincsenek - mondhatnám, de nem mondom, mert vannak, csak át vannak írva abba a bizonyos RNS-be. Illetve ez a vírus a genetikai információt eleve RNS-ben tárolja és nem DNS-ben, mint minden "valamirevaló" élőlény.

A HIV vírus egyik trükkös fehérjéje amit szépen az RNS-e mellé csomagolva tart, a laikusok számára bizonyára borzasztóan hangzó reverz transzkriptáz nevet viseli. Azért hivják szegény fehérjét így, mert a neve leírja mit csinál: reverz transzkripciót, vagyis a fentebb emlegetett transzkripció megfordítását, az RNS alapján készít DNS láncot, fityiszt mutatva azoknak akik szépen megtanulták a középiskolában, hogy a genetikai információ egytlen útja a DNS-RNS-fehérje sorrend. Nos a reverz transzkriptáz egy rendkívül pontatlanul dolgozó "visszaíró" fehérje, így munka közben sok és sokféle hibát ejt. Ennek az eredménye, hogy a retrovírusok (itt a retro szórészlet pontosan erre a gonosz kis fehérjére, a reverz transzkriptázra utal) rendkívüli sebességgel változnak, az evolúció az esetükben szó szerint egyetlen emberen belül és napok alatt "zajlik".
Minek a reverz transzkriptáz a vírusnak, miért nem csináltat simán másolatokat az RNS-éről? Azért, mert DNS-formában a vírus genomját el tudja rejteni a gazdasejt DNS-ben és a sejt DNS-RNS átíró rendszerét használja a vírus RNS-ek létrehozására. Kényelmes, kellemes és fertőző - sok jó dolog a vírusnak, az embernek pedig pár év latens időszak amikor HIV-pozitív és fertőző ugyan, de még nem jelentkeztek az AIDS-re jellemző tünetek.

A mai vírusellenes terápia egyik sarokpontja pontosan ennek az enzimnek a gátlása két különböző típusú gátlószerrel, mert e nélkül a visszaírás nélkül a vírus nem tud szaporodni. A probléma az, hogy maga az reverz transzkriptáz is megváltozik idővel és a vírus így rezisztenssé válik ezzel a szerrel szemben is. Ezért is alkalmaznak egy olyan koktélt, ami a vírus működését több ponton támadja.
A bejegyzés címében beharangozott módszer azonban nem egyszerűen gátolná a vírus működését, hanem a sejtek egy újonnan felfedezett természetes genetikai szabályozórendszerét állítaná csatasorba a vírus ellen, effektíve elpusztítva a vírus RNS-ét a megfertőzött sejtben.


A fegyver

A felismerés, amit 2006-ban Nobel díjjal jutalmaztak rendkívül leegyszerűsítve a következő. A sejtekben a genetikai információ áramlása több ponton szabályozott. Egyrészt a DNS-ben található információ átírása az RNS-be szabályozott, egy adott pillanatban a sejt DNS-ének fehérjét kódoló szakaszainak csak nagyon picike hányada íródik át RNS-be. A baktériumok esetében ez az egyik legfontosabb szabályozási pont (ha esetleg egy bacikkal foglalkozó kolléga az idegességtől elkezdett vakarózni, akkor kérem javítson ki). A baktériumok feltehetően azért helyeznek olyan nagy hangsúlyt erre a szabályozási pontra, mert ez a leginkább energiatakarékos: meg sem szintetizálják az RNS-t ha nem kell. Az ember (és minden más eukarióta élőlény) esetében a fehérjét kódoló RNS még sok változtatáson esik át, majd egy része végül kijut a sejtmagból a sejt citoplazmájába ahol viszont viszonylag hosszabb ideig tartózkodik mielőtt lebomlana. Az RNS lebontása nem véletlenszerű, hanem szintén egy szabályozott folyamat amiért több fehérje és sok picike RNS-darabka felelős.

A pici (20-25 bázis hosszúságú) RNS darabok képesek komplementaritásuk révén felismerni és odatapadni (lásd a "Mi az hogy komplementer?" című szövegdobozt) egyetlen génről átírt RNS-hez,  gyakorlatilag megjelölve azt és CSAK azt az RNS molekulát a duplaszálú RNS-ek eltávolítására szolgáló lebontó fehérjék számára. Ez egy mennyiségi szabályozást tesz lehetővé, hiszen minél több példányban van jelen a sejtben a kis ("megjelölő") RNS, annál nagyobb valószínűséggel talál rá a célpontjára (ás annál rövidebb ideig lesz jelen a fehérjét kódoló RNS). Így a sejt képes villámgyorsan lebontani a saját maga által korábban termelt RNS-t. Hogy mi értelme van ennek a pazarló módszernek? Egyrészt az, hogy a fehérjék termelését két ellentétes irányú folyamattal tudja irányítani. Mi is jobban örülünk, ha egy autóban nem csak gázpedált hanem egy féket is találunk... Másrészt pedig a sejt nem mellékesen egy ilyen rendszerrel rezisztens (ha nem is teljesen immunis) a duplaszálú RNS-t tartalmazó vírusokkal szemben.

A HIV vírusnak persze egyszálú RNS-e van, de ha a HIV génjeivel komplementer RNS-t juttatnánk a sejtekbe, akkor azok a vírus RNS-kapcsolódva azt duplaszálúvá tennék és beindítanák a sejt duplaszálú RNS-bontó rendszerét, apró darabjaira szedve a HIV genetikai állományát!

Egyszerű és nagyszerű ötlet, ami már sok kutatónak eszébe jutott, a probléma részben a kivitelezéssel van.
1. A HIV változékonysága természetesen kiterjed magára a vírus genetikai anyagára, azaz RNS-ére is. Így ha van egy virális RNS-hez tökéletesen tapadó mikro RNS-ünk, akkor egészen biztosak lehetünk benne, hogy csak nagyon rövid ideig hatásos fegyverünk van. Elég a vírusnak ennél a tapadási pontnál megváltoznia és a fegyverünk nem fog működni. Erről a problémáról számol be egy eléggé új cikk (amelynek csak a kivonata elérhető a közember számárára).
Szerencsére pont ez az ami miatt szerintem igazából nem kell annyira aggódnunk, ugyanis megtehetjük, hogy RENGETEG, akár párszáz-fajta mikro RNS-t készítünk. Így a vírust mondhatni párszáz irányból vesszük egyszerre tűz alá, ellentétben a most használatos gyógyszerkoktélokkal, ahol elég a vírusnak egyszerre maximum négy ponton megváltoznia. Az új fegyver előnye pontosan az lenne, hogy szinte esélyt sem adna a vírusnak, az alkalmazkodásra.
2. A mikro RNS-ek megfelelő mennyiségben történő bejuttatása elég komoly  probléma, ugyanis annak egyrészt minden sejtet el kell érnie másrészt megfelelő mennyiségben, hogy a vírus RNS-t még a DNS-be való visszaíródása előtt elkaphassa. Ezt ráadásul hosszú időn talán akár az ember élete végéig fenn kéne tartani, mivel a mikro RNS-alapú támadás nem érheti el a gazdasejt DNS-be beépült vírus genomot.


Az igazi probléma: Természet Anya és a lejátszott csata

A gyakorlati jellegű kérdéseken túl még ott van egy elméleti szintű is:
vajon a természet nem játszotta-e már le rég azt a csatát amire mi készülünk és vajon nincs-e már felfegyverezve valami ellenszerrel a HIV egy mikro RNS-támadás ellen?
A válasz erre a kérdésre sajnos lehet, hogy egy igen. Egy holland kutatók által nem régen írt cikk szerint az emlős sejtek mikro RNS-re épülő védekező rendszere ellen több különböző vírus fejlesztett ki saját ellenszert, ami megtalálható mind a HIV-ben, mind az Ebolában, de még az influenza vírusban is. Ráadásul teljesen "csereszabatos": a különböző vírusokban különböző nevet viselő, de a feltételezés szerint végső soron hasonló funkciójú szakaszokat cserélgetve egyformán fertőzőképes vírusokat kaptak. Magyarul a vírusok már kifejlesztettek több különböző ellenszert is a sejtek duplaszálú RNS eltávolítására kifejlesztett rendszerei ellen.
A helyzet azonban még ennél is cifrább: úgy tűnik, hogy a HIV saját magát is saját mikro RNS-el korlátozza azok alatt az évek alatt amíg a beteg tünetmentes!.
Mindez nem jelenti azt, hogy az RNS interferenciát nem lehet, vagy nem érdemes hadba állítani a HIV és más vírusok elleni harcba. Attól még, hogy a vírusok és köztünk folyó molekuláris genetikai háború már régóta zajlik, nem jelenti azt, hogy nem szólhatunk bele.
Csak nem árt előtte jól szétnézni a csatatéren...


Hivatkozások és linkek

Schackman BR, Gebo KA, Walensky RP, Losina E, Muccio T, Sax PE, Weinstein MC, Seage GR 3rd, Moore RD, Freedberg KA. (2006). "The lifetime cost of current HIV care in the United States". Med Care 44 (11): 990-997. PMID 17063130)

Online program vírusellenes mikro RNS-tervezéshez:
http://sivirus.rnai.jp/

Egy cikk ami az RNS interferencia HIV elleni felhasználásával kapcsolatos:
http://www.pubmedcentral.nih.gov/articlerender.fcgi?tool=pubmed&pubmedid=17996047

Néhány HIV vírusról és AIDS-ről szóló angol weboldal:
http://www.aidsmap.com/en/default.asp
http://www.acria.org/treatment/treatment_edu_winterupdate2002_2003_lifecycle.html
http://en.wikipedia.org/wiki/HIV
http://en.wikipedia.org/wiki/AIDS

Magyar nyelvű oldalak:
http://www.hivpozitiv.hu/index.php?idmenuitems=1
http://hu.wikipedia.org/wiki/HIV
http://hu.wikipedia.org/wiki/AIDS


Mi az hogy komplementer?
Mind az RNS, mind a DNS legfontosabb tulajdonsága, hogy 4 különböző típusú egységből felépülő láncok, amelyek képesek összetapadni a velük komplementer másik lánccal. Ezeket a láncokat tehát úgy képzelhetjük el legegyszerűbben, mintha négyféle színű golyót fűztünk volna fel egy damilra. Namármost minden ilyen golyó (bázis) szeret odaragdni egyetlen bizonyos másik fajta golyóhoz (egy másik bázishoz) - ez a komplementaritás . Ha van egy nagy edényben pl fehér, fekete, kék és zöld golyónk és ezek egy részéből készítünk egy láncot, majd ezt a láncot belelógatjuk a nagy edénybe akkor azt fogjuk tapasztalni, hogy a láncunkre rátapadt egy csomó golyó. Méghozzá a fehérhez mindig fekete, a feketéhez mindig fehér, a kékhez mindig zöld, a zöldhöz pedig mindig kék golyó tapadt és egy golyóhoz a zsinegen mindig csak egy szabad golyó tapadt. A DNS-t és RNS-t felépítő egységeket nem fekete-fehérnek hanem A-nak, G-nek, C-nek és T-nek hívják (az RNS-ben a T helyett U van) és a párok pedig amiket szeretnek összetapadni az A és a T valamint a G és a C.
A genetikai információ az A,G,C,T betűkből kevert sorrendben van kódolva és úgy tud másolódni vagy átíródni, hogy a feladatot végző fehérje a meglevő mintához "illesztgeti" az alapegységeket, és amelyik "tapad" azt "felfűzi" a legutóbbi jól tapadó után. Például az AGCTAGTA-láncnak a komplementer lánca, vagyis az ami képes tökéletesen összetapadni vele a TCGATCAT. Ha belógatnánk az AGCTAGTA-láncot egy olyan keverékbe ami minden létező hosszúságú és összetételű láncot tartalmazna, akkor kihúzva ebből a keverékből nagyon jó eséllyel ott találnánk hozzá tapadva egy TCGATCAT láncot. De odatapdva találhatnánk még egy CGAT, vagy TCAT, vagy CGATC láncot is - ezek ugyanis tökéletesen oda tudnak tapadni a láncunk egy-egy részletéhez. Ez az alapja az RNS interferenciának is, mivel ebben az esetben kis RNS darabok tapadnak a megcélzott hosszú, fehérjét kódoló RNS-hez, megjelölve azt megsemmisítésre.

2008.03.16. 07:19 | SirMook | 4 komment

Címkék: aids hiv rns interferencia

A bejegyzés trackback címe:

https://akciospotencial.blog.hu/api/trackback/id/tr23382834

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

Ariel 2008.03.24. 21:17:28

Pompás kis írás ez is kedves Sir móka, kérdésem, hogy a bemutatott mikroglia HIV-1 fertőzött vagy kontrol? Gyanítom, hogy az utóbbi, csinos. Honnan, milyen agyrégióból származik?

SirMook · http://akciospotencial.blog.hu/ 2008.03.25. 04:15:44

Ariel, örülök hogy tetszett :)
A kép eredetiét innét vettem:
www.mpg.de/english/illustrationsDocumentation/documentation/pressReleases/2005/pressRelease20050413/index.html
A képaláírás szerint egér agyból van, de nincs megmondva a régió. Ez egy GFP-s transzgén egér (a GFP, vagyis zöld fluoreszcens protein specifikusan a mikroglia sejtekben termelődik). A patkány hippokampusz régióban (ahol én láttam ilyeneket) is nagyon hasonló a kinézetük - merthogy szintén aktiváltak (az agy szeletelése a szeletekben a mikroglia aktivacióját okozza ami látványos alakbeli változást jelent). Érdemes megnézni a linket, van ott még ennél sokkal érdekesebb felvétel is, aminek azonban a poszthoz nem volt sok köze így inkább csak reménykedtem, hogy valaki feltesz egy ilyen kérdést. Köszönöm :)

Egy plussz információ: a mikroglia neve rendkívül félrevezető, mivel köze sincs a glia sejtvonalhoz. Leegyszerűsítve a dolgot ez egy olyan mieloid sejt ami a vérből bement az agyba és ott letelepedett. Mind származás mind funkció szempontjából tehét leginkább a makrofágok állnak közel hozzá és nem a glia sejtek.

dokzo 2009.10.28. 09:03:53

Sziasztok!
ha még olvassátok a kommenteket, akkor volna néhány kérdésem.. Ha a reverz transzkripció ilyen hiba aránnyal dolgozik, akkor miért nem válik működésképtelenné előbb utóbb a vírus, hiszen teljesen át kéne, h alakuljon az rns kód. Mégis hány bázispáronként téveszt 1et a reverz transzkriptáz a hiv rns átírásánál? Arra is kiváncsi lennék, hány bázispár alkotja az rns-ét, és a vírus mérete mekkora, hány nanométer?

SirMook · http://akciospotencial.blog.hu/ 2009.11.04. 01:28:46

dokzo, mindenfele masolas valamekkora hibaval mukodik, belerertve a "sima" DNS-rol DNS-re masolast is amikor a sejtjeink osztodnak vagy amikor az ivarsejtjeink kepzodnek. A reverz transzkriptaz masolasi pontossaga (ezt fidelitasnak hivjak) valahol 10000-40000 kozott van bar pontos szamot nem tudok. Ez azt jelenti hogy atlagosan egyetlen hibat vet minden 10-40ezer lemasolt nukleotid utan. A DNS polimerazok, vagyis azok az enzimkomplexek amik DNS-rol keszitenek DNS masolatot millios-szazmillios ertekekkel rendelkeznek, vagyis legalabb szazszor-ezerszer pontosabbak. Errol van egy jo kis cikk ami ingyen letoltheto (angolul es szaknyelven van): www.jbc.org/content/279/17/16895.full.
A HIV egy eleg nagy virus, kb 120 nm atmeroju (igy is sokkal kisebb mint egy sejt, de sokszor nagyobb egy atlag virusnal, ha lehet ilyet mondani). Az extra meret a sok feherjebol adodik, nem a genom meretebol, ami kicsit kevesebb mint 10ezer bazisbol all (ha jol tudom, 9749 bazis). Ez azt jelenti, hogy majdnem minden (vagy minden negyedik) masolat ami a virusbol keszul egy nukleotid valtoztast hordoz az eredetihez kepest. A feherjek azonban amik az elkeszult uj virusban vannak es amik a "munkat vegzik (sejtbe jutas, masolas stb) azok meg az elozo verzio alapjan keszultek.
Azert nem valik mukodeskeptelenne, mert a nem mukodo variansok egyszeruen kiszelektalodnak es egyetlen virus nagyon nagyon nagyon sok masikat hoz letre. A kb mukodo, a jol es a szuperul mukodo variansok pedig egyforman "tovabbjutnak".