Как менялись препараты для лечения ВИЧ на протяжении десятилетий
#трансплантация гемопоэтических стволовых клеток #crispr #элитные контроллеры #вич-инфекция #антиретровирусная терапия
От таблеток, которые продлевали жизнь всего на несколько месяцев, до современных комбинированных препаратов - лечение ВИЧ является историей успеха науки.
Какими были первые методы лечения людей, зараженных ВИЧ?
В наших аптечках было мало противовирусных препаратов и поначалу никакого лечения не существовало. Около 90% инфицированных имели продолжительность жизни от 5 до 10 лет. Самым первым утвержденным препаратом стал азидотимидин (AZT) в 1987 году. Впервые это соединение было создано в 1964 году как противораковое лекарство. Компания Burroughs Wellcome проверила множество соединений против ВИЧ-инфицированных клеток животных in vitro, прежде чем решила испытать AZT на пациентах. "Когда он попал в клинику это казалось чудом", - вспоминает Деннис Лиотта, химик из Университета Эмори в Атланте (США), внесший большой вклад в открытие лекарств от ВИЧ. Пациентам становилось намного лучше, но только на несколько месяцев. Препарат продлевал жизнь пациентов на срок от шести до 18 месяцев.
Поскольку ВИЧ - это РНК-вирус, при попадании в человеческую клетку он должен преобразовать РНК в двухцепочечную ДНК. Этим занимается обратная транскриптаза (RТ), которая стала горячей мишенью для первых препаратов против ВИЧ. AZT стал первым одобренным препаратом, который подавлял этот важнейший фермент. Другие нуклеозидные ингибиторы обратной транскриптазы (NRTI) стали доступны в 1991 (диданозин), 1992 (зальцитабин) и 1994 (ставудин) годах. К сожалению, фермент RT подвержен ошибкам, и вирус довольно быстро создает мутанты, способные избегать этих препаратов. В результате пациенты быстро рецидивировали.
Когда разработчики лекарств вышли за рамки таргетирования одного фермента?
Только в середине 1990-х годов. В 1995 году был одобрен первый ингибитор протеазы - саквинавир. Он связывается с каталитическим участком фермента протеазы и не дает ему расщеплять длинные полипротеиновые цепи на отдельные вирусные белки, что необходимо для созревания вирусной частицы. В 1996 году пациентам впервые была назначена комбинированная терапия, которая тогда называлась высокоактивной антиретровирусной терапией (ВААРТ) и состояла из ингибиторов RT и ингибиторов протеазы. В том же году Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) США одобрило еще два ингибитора протеазы (индинавир и ритонавир), а в 1997 году - еще два. ВААРТ значительно снизила количество оппортунистических инфекций и смертность среди больных СПИДом.
Двойной удар, состоящий из RT и блокаторов протеазы, также значительно лучше предотвращал появление резистентных вирусов. Однако у этой стратегии был и существенный недостаток. Изначально необходимо было принимать по грамму препарата в день. "Это превратилось в кошмар соблюдения правил", - говорит Лиотта. "Если кто-то не принимал лекарство, его ждало море неприятностей при снижении терапевтического уровня. Как только они становятся субтерапевтическими, могут появиться резистентные мутанты, и лекарства перестают действовать. Это заставляло пациентов глотать огромные количества таблеток". В 1997 году FDA одобрило комбинированную терапию Combivir. В ее состав входили NRTI (ламивудин) и AZT.
Какие еще важные открытия в области лекарственных препаратов помогли пациентам с ВИЧ-инфекцией?
Первое поколение препаратов, нацеленных на фермент RT, таких как AZT, работала за счет того, что в инфицированные клетки попадали конкуренты естественных строительных блоков вирусных геномов. Это блокировало фермент, транскрибирующий вирусную РНК в вирусную ДНК. Затем, в 1990-х годах, были разработаны соединения, которые фиксировались на RT таким образом, чтобы исказить форму фермента и подавить его активность.
Первым из этих ненуклеозидных ингибиторов обратной транскриптазы (NNRTI) был одобрен невирапин в 1996 году, затем делавирдин в 1997 году и эфавиренз в 1998 году. Фермент RT имеет форму закрытого кулака с подвижными пальцами. Большой палец поднимается вверх, а пальцы складываются, чтобы удерживать кусок нуклеиновой кислоты во время реакции. Несмотря на химическое разнообразие, все соединения NNRTI попадают в гидрофобное место рядом с активным сайтом, недалеко от подвижного большого пальца, и ограничивают движение фермента. Синтез ДНК при этом замедляется. Они как камешки попадают в шарнир, не давая ему закрываться", - поясняет Рафик-Пьер Секали, исследователь ВИЧ из Университета Эмори.
Как и когда препараты стали более практичными и эффективными для пациентов?
В начале 2000-х годов пациентам приходилось принимать до 20 таблеток в день, - рассказал Секали. Это было особенно обременительно, учитывая возможный риск появления устойчивых мутантов, если лекарства принимались не в соответствии с предписаниями. Тем не менее был достигнут прогресс в борьбе с вирусом различными способами. Например, в 2006 году был одобрен препарат Atripla, содержащий три ингибитора обратной транскриптазы (эфавиренз, эмтрицитабин и тенофовир дизопроксил фумарат). "Это был переломный момент, потому что мы перешли от 15 или 20 таблеток в середине 90-х годов к приему одной таблетки три раза в день", - говорит Лиотта. Ингибиторы интегразы упростили режим приема до такой степени, что стало возможным принимать одну таблетку в день.
"Затем появились новые препараты. Прорыв произошел, когда американская компания Merck & Co представила первый ингибитор интегразы, ралтегравир, и это вызвало цунами", - вспоминает Секали. Интеграза - это вирусный фермент, который связывается с вирусной ДНК и помогает встраивать ее в ДНК клетки-хозяина. Первым был одобрен ралтегравир в 2007 году, за ним последовал долутегравир в 2013 году. Тем временем на рынке появились препараты, которые были безопаснее предшественников, например, препарат NRTI эмтрицитабин, аналог нуклеотида цитозина, который был выпущен в 2003 году.
В конце 2000-х годов ситуация вновь улучшилась. Ингибиторы интегразы были включены в существующие классы препаратов. Это упростило схемы приема до такой степени, что стало возможным принимать одну таблетку в день. Только в 2018 году в списке Национальных институтов здравоохранения США появились семь схем с фиксированными дозами, получивших одобрение, например Biktarvy, Delstrigo и Symtuza. Однако ни одна из этих комбинаций лекарств не может излечить человека от ВИЧ-инфекции.
Почему мы не можем полностью искоренить ВИЧ из организма с помощью всех этих новых препаратов?
Противовирусные препараты эффективно подавляют репликацию ВИЧ-1 и уменьшают количество вируса, но они не могут вылечить. Как только человек перестает принимать лечение, вирус снова начинает размножаться. Почему? Попадая в клетку, фермент обратная транскриптаза превращает вирусную РНК в ДНК и встраивается в собственную ДНК пациента. Лекарства не могут добраться до этой ДНК. Некоторые из этих провирусов остаются в лимфатических узлах - небольших структурах, которые фильтруют чужеродные вещества и содержат иммунные клетки, в том числе инфицированные CD4 T-клетки у пациентов с ВИЧ. Иммунная система не видит их, поскольку провирусы не экспрессируют гены. Чтобы уничтожить скрытые провирусы, их нужно разбудить, а затем воздействовать на них антивирусными препаратами. Это сложный путь.
"Проблема с ВИЧ заключается в том, что вам необходимо избавиться от каждой инфицированной клетки", - говорит Секали.
Другие убежища вируса находятся в мозге, спинномозговой жидкости и яичках.
Как ученые пытаются это сделать?
Испытываются несколько вариантов. Один из них - использовать генное редактирование Crispr, чтобы нацелиться на эти последовательности вирусной ДНК. Это было сделано в лабораторных условиях для клеток, зараженных ВИЧ-1. Другая стратегия заключается в редактировании собственных клеток пациента. Первый шаг - извлечение их Т-клеток и редактирование поверхностных гликопротеинов, с помощью которых ВИЧ-1 прикрепляется к своей клеточной жертве, обеспечивая тем самым защиту от вируса. Это похоже на терапию химерными антигенными рецепторами Т-клеток (CAR-T) для раковых больных.
Исследование, проведенное в Калифорнийском университете (о котором было сообщено в 2022 году), направлено на введение гена в Т-клетки, который заставит их охотиться за инфицированными клетками. В течение нескольких месяцев ожидаются результаты другого исследования (Trailblazer), в котором модифицированные Т-клетки вводились пациентам, инфицированным ВИЧ-1. "Сейчас это стоит около 30 000 долларов на пациента, что намного дешевле, чем CAR-T клетки для лечения рака, но цель состоит в том, чтобы создать клетки, которые будут более долговечными", - объясняет Секали. "Это позволит нам использовать гораздо меньше клеток, а значит, снизить затраты в десять раз».
Каковы стандартные методы лечения сегодня?
По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний США, большинство людей могут взять вирус под контроль с помощью терапии в течение шести месяцев. Успешное лечение может сделать ВИЧ необнаруживаемым в крови. Популярностью пользуется препарат Biktarvy от компании Gilead, позволяющий людям с ВИЧ-1 принимать одну таблетку раз в день. Она содержит три антивирусных препарата: эмтрицитабин, ингибитор интегразы биктегравир и тенофовир алафенамид (нуклеозидный ингибитор обратной транскриптазы). По данным клиники Майо, они действуют, снижая количество ВИЧ в крови, и могут помочь отсрочить проблемы. Две основные тенденции таковы: режим дозирования - раз в неделю или раз в месяц.
Еще одна часто назначаемая комбинация содержит тенофовир дизопроксил, ламивудин и долутегравир (TLD). Этот непатентованный препарат недоступен во многих странах, поскольку на долутегравир (ингибитор интегразы) действует патент.
Сейчас также существуют инъекционные комбинации препаратов, такие как каботегравир (ингибитор интегразы) и рилпивирин (ненуклеозидный ингибитор обратной транскриптазы) - внутримышечные инъекции, которые можно делать раз в месяц или раз в два месяца. В прошлом году сообщалось, что непатентованная комбинация TLD может быть использована в качестве инъекции длительного действия. "Две главные тенденции - это переход на режим дозирования раз в неделю или раз в месяц для пероральных препаратов, а вторая - стремление к полному излечению", - говорит Лиотта.
Когда наступит время полного излечения?
Три человека излечились от ВИЧ после трансплантации стволовых клеток и есть несколько случаев «исключительного контроля ВИЧ» у людей, не получавших лечения. По данным британской благотворительной организации Aidsmap, также было зарегистрировано несколько случаев контроля после того, как пациент прекратил лечение. Главная защита вируса ВИЧ от нашей иммунной системы и лекарств - его способность проникать в ДНК наших клеток и затихать - так называемая провирусная латентность. Пока вирус ВИЧ находится в скрытом состоянии, человек не может вылечиться. Кроме того, в организме есть места, где вирус сохраняется, несмотря на лечение. "Если вирус где-то свободно реплицируется, он может просочиться наружу и распространиться через лимфатическую систему", - поясняет Лиотта.
Тем не менее, специалисты в этой области настроены оптимистично. Такие организации, как Национальный институт здоровья США, не стесняются говорить о возможном полном излечении от ВИЧ. И разные группы идут разными путями в своем стремлении победить ВИЧ. "Мы пытаемся найти лекарство уже четыре десятилетия, но уже появились некоторые обнадеживающие успехи", - говорит Лиотта. Секали также настроен оптимистично: «Я не думаю, что у нас будет лекарство в ближайшие пять лет, но мы движемся в правильном направлении, и мы уже разработали не одну терапевтическую стратегию», - говорит он.
