Исследователи из Университета Алабамы в Бирмингеме разработали новый, недорогой и эффективный метод производства и изучения типа вируса папилломы человека (ВПЧ), вызывающего рак шейки матки. Этот процесс может ускорить понимание того, как вирус функционирует и вызывает заболевания, и привести к новым вариантам профилактики или лечения.
В результатах, опубликованных в Интернете и опубликованных в январе в журнале Genes & Разработка, команда UAB подробно описала процесс производства HPV-18 в лаборатории. Ранее вирус доказал свою устойчивость к размножению в лабораторных условиях, что затрудняло ученым изучение вируса и его воздействия на клетки-хозяева, которые он заражает.
"Старый метод размножения вирусов папилломы в лабораторных условиях был скомпрометирован несколькими факторами," сказала Луиза Чоу, доктор философии.D., профессор биохимии и молекулярной генетики UAB и соавтор исследования. "Мы могли рассматривать только ген вирусной ДНК по отдельности, что дало нам мало понимания того, как весь вирус координирует свою программу репликации или как он взаимодействует с клетками-хозяевами и тканями, которые были инфицированы."
Новый метод, который Чоу и соавтор исследования Томас Брокер, Ph.D., профессор биохимии и молекулярной генетики, которые развиваются более 20 лет, впервые позволяют исследователям воспроизвести весь цикл заражения ВПЧ-18 в первичных клетках кожи человека, называемых кератиноцитами. Этот прорыв – результат нескольких лет интенсивных и творческих усилий аспирантов Сюй-Кун (Уэйн) Ванга и Аарона Даффи, соавторов публикации. Ученые теперь могут наблюдать, как вирус ведет себя в тех же клетках, что и в человеческом теле.
"Эта система предоставляет прекрасные возможности понять, как ВПЧ работает на самом базовом, молекулярном уровне," Брокер сказал. "Текущие исследования позволят выявить многообещающие цели для разработки лекарств, лучше понять, как новые профилактические вакцины против ВПЧ блокируют инфекцию, и впервые дадут реальную надежду на то, что мы сможем найти способ борьбы с вирусом, который потенциально поражает от 80 до 85 процентов женщин в мире, благодаря терапевтическому лечению установленных инфекций."
Чоу и Брокер говорят, что старый метод производства клеток ВПЧ страдал от нескольких факторов, включая необходимость использования бактериальной рекомбинантной ДНК для введения вирусной ДНК в клетки кожи. Присутствие бактериальных последовательностей ДНК изменило ДНК ВПЧ, так что она больше не напоминала естественные вирусные структуры, обнаруживаемые при инфекциях человека. Их новый метод генерирует кольцевые вирусные геномы в клетках с высокой эффективностью, и они могут продолжать автономно реплицироваться без осложнений, связанных с обычными векторами для переноса генов.
Еще одним камнем преткновения была необходимость использовать иммортализованные клетки-хозяева для выращивания ВПЧ. Бессмертные клетки были генетически изменены, чтобы жить бесконечно долго, и они не дифференцируются должным образом в полноразмерную кожную ткань. В то время как использование иммортализованных клеток в качестве хозяина позволило исследовать вирусный геном ген за геном, иммортализованные клетки не похожи на фактические первичные клетки, обнаруженные в организме, что препятствует значимым наблюдениям за тем, как ВПЧ функционирует в нормальных человеческих клетках-хозяевах.
В новом методе также используется технология, разработанная для пересадки кожи. Он включает выделение первичных кератиноцитов человека из крайней плоти, удаленной во время обрезания. Клетки выращивают в «плотной» культуре, удерживаемой на границе раздела жидкая среда-воздух, пока они не расслоятся, не дифференцируются и не достигнут толщины нормального эпителия, образуя слои ткани, практически неотличимые от настоящей кожи. Если вирусная ДНК вводится в кератиноциты до того, как они помещаются в среду для культивирования рафта, она выполняет свою полную репродуктивную программу, включая контролируемую транскрипцию РНК, репликацию ДНК и упаковку в белки капсида, как это было бы в организме человека. Затем такие дочерние вирусы способны повторно инфицировать свежие клетки кожи и повторять весь цикл заражения.
В настоящее время не существует нехирургического лечения поражений, связанных с ВПЧ, и текущие исследования в лаборатории Чоу-Брокера сосредоточены на выявлении ингибиторов основных вирусных активностей, чтобы можно было разработать противовирусные агенты для лечения существующих инфекций в послеоперационном или послеоперационном периоде. без хирургического вмешательства.
ВПЧ-18 – единственный штамм папилломавируса, который лаборатория Чоу-Брокера воспроизвела с помощью нового метода, но они говорят, что он должен работать с другими типами ВПЧ. Существует не менее 120 различных штаммов ВПЧ. Хотя большинство из них являются относительно безвредными кожными вирусами, есть некоторые, такие как ВПЧ-18, которые связаны с генитальными бородавками, дисплазиями, раком шейки матки и полового члена и некоторыми видами рака полости рта. Такие поражения можно выявить с помощью цитологического исследования мазка Папаниколау или новых более чувствительных и точных молекулярных тестов.
"ВПЧ – это часть человеческого состояния," Брокер сказал. "Практически каждый взрослый в мире был инфицирован ВПЧ в какой-то момент своей жизни. У многих из нас не будет никаких побочных эффектов. Тем не менее почти 1000 женщин во всем мире умирают каждый день от рака шейки матки. Многие жертвы относительно молоды, и это предотвратимое заболевание сокращает продолжительность жизни примерно на 30 лет и оставляет семьи без жены и матери."
Доступна вакцина, обеспечивающая защиту от четырех штаммов ВПЧ, наиболее ассоциированных с раком шейки матки и остроконечными кондиломами. Вакцина рекомендована девочкам в возрасте 9-12 лет и может вводиться женщинам в возрасте до 26 лет. Исследования продолжаются, чтобы определить, предотвращает ли вакцина заражение ВПЧ у мужчин.
"Хотя нам очень повезло, что у нас есть вакцина против ВПЧ, в нашем понимании того, как она работает, есть пробелы," Чоу сказал. "Используя наш новый метод, мы сможем увидеть, как антитела, индуцированные вакциной, на самом деле предотвращают инфекцию, и это может привести к лучшему пониманию того, как работает вакцина … и, возможно, к лучшим вакцинам."
Источник: Университет Алабамы в Бирмингеме