Virus HIV. Náleží k retrovirům, které mající schopnost vytvořit podle své RNA řetězec DNA a ten vložit do genomu hostitelské buňky. Ta pak sama dává příkaz svým ribozómům tvořít další HIV viry.

Premlata Shankar je Američanka, která se hned po svých studiích na Harvard Medical School-affiliated Immune Disease Institute, zakousla do boje proti HIV. Snažila se využít poznatků, za něž byla v roce 2006 udělena Nobelova cena za fyziologii a medicínu. Nyní je to poprvé, co se pomocí RNAi podařilo zatočit s infekcí na živém organismu a zabránit viru v jeho přenosu mezi buňkami. 

Zvětšit obrázek

Premlata Shankar, docentka na Texas Tech University Health Sciences Center v El Paso.

Principem jejího přístupu je RNA interference spočívající v zaplavení pacientových buněk krátkými molekulami RNA, které virové geny umlčí. Pokud se výsledky, které byly publikovány v časopisu Cell, potvrdí i při dalších pokusech, bude to znamenat zásadní změnu léčby nemoci AIDS. Místo „jedových“ koktejlů z různých chemikálií, kterými se snažíme život viru znepříjemnit nyní, by se přešlo k injekci s roztokem nepatrných kousků ribonukleové kyseliny.

Stávající výsledky z texaského El Pasa jsou natolik přesvědčivé, že stojí za to trochu více popsat o co v nich jde a jak to souvisí s tím, o čem jsme již na Oslu ve věci interference psali. V několika článcích jsme se okrajově o RNA interferenci zmiňovali, ale používali jsme termín siRNA. A tak si nastíníme co to RNA, RNAi a siRNA vlastně jsou.
 

RNA
Hlavní řídící centrum buňky se nachází v jádře. Tvoří ho DNA. DNA obsahuje geny a v nich je zakódována informace k sestavení proteinů. Dělníci, kteří to udělají (ribozómy), jsou ale v cytoplasmě. To znamená, že vedení, které je na jedné straně membrány (uvnitř jádra) musí pokyny dělníkům nějak dopravit. Využívá k tomu posly. Jsou jimi molekuly RNA. Ty mají přes membránu prostup povolen. Jejich úkolem je v jádře bezmyšlenkovitě okopírovat informace z DNA a ve formě jednoho vlákna (mediátorová RNA) tuto informaci fyzicky přenést do místa, kde se vyrobí protein (procesu se říká translace). Přenášená informace o tom, co se má vyrobit, je tedy ve formě jednovláknového zápisu. Tento detail se pokusme zapamatovat. Později se ukáže jako podstatný.

Virus HIV je vybíravý. Líbí se mu buňky, kterým z membrány trčí takto zkroucený protein. Touto značkou (receptor CCR5) oplývají naše T buňky.

Interferující RNA
Nobelovu cenu za objev interference dostali Andrew Fire ze Stanford University a Craig Mello z University of Massachusetts.  RNA interference je zvláštní tím, že do určité míry popírá to, co jsme se o RNA učili ve škole a i to, co je popsáno o odstavec výše. Interferující RNA se vymyká dřívější představě o RNA jako o pouhém pasivním „nosiči zpráv“.

Na rozdíl od výše zmiňované „obyčejné“ RNA (která je tvořena jediným vláknem), je interferující RNA uspořádána podobně jako DNA. Je spletena do dvojité šroubovice. Dvojitá RNA šroubovice vzniká podle vlastních genetických instrukcí buňky. V buňce je působením enzymu (jde o endonukleázu nazývanou dicer), rozštěpena na krátké úseky (jejich délka je 21 až 23 písmen genetického kódu - bází). Tyto rozštěpené kousky RNA se označují jako „malá interferující RNA“.

Zvětšit obrázek

Georg Fey, profesor genetiky na University of Erlangen, umí malé interferující RNA molekuly spojit s protilátkami, které je dopraví tam, kde dochází k množení viru (do T buněk).

 Používá se pro ně zkratka siRNA. Zkratka je z anglického „small interfering RNA“.

Molekula siRNA dokáže splnit své úlohy jen tehdy, když se jedno její vlákno spojí s velkým komplexem označovaným jako RISC. Buňka tento systém využívá k jemnému dolaďování funkčnosti DNA mašinérie. V našem případě tyto poslední poznámky nesouvisí s pokusem Američanů a uvádíme je jen pro pořádek. To důležité ale je, že krátké úseky RNA, kterými jde umlčovat geny, lze vyrobit synteticky. I takto vyrobené kousky RNA se nazývají siRNA a v našem případě se využívá jejich schopnosti přichytit se jako klíště k poslovi (mRNA) a nedovolit mu přenést informaci. Konkrétně zde jde o blokování přenosu informace k výrobě proteinu, bez něhož je obávaný zabiják HIV jen neškodný invalida.

Přeprava

Zvětšit obrázek

RNA interference. Synteticky připravená siRNA má skladbu řetězce komplementární ("opačnou") k řetězci, který chceme v buńce vyřadit z činnosti. Posel (mRNA), podle kterého se měl v ribozómu tvořit proteinový virový řetězec, se stal vyvázáním zcela nefunkční. K tvorbě jednoho z virových proteinů v buňce nedojde. Interferující RNA dokáže zabránit funkci genu, aniž by bylo nutné jej vyřadit ze hry jeho poškozením (genovým knokautem). Jde jen o narušení procesu přenosu jeho informace.

Umět udělat geniální nástroj (v tomto případě siRNA) je jedna věc, druhou pak dostat ho tam, kde ho je třeba. Virus HIV napadá především bílé krvinky (zvláště T buňky). Jde tedy o to nacpat ony léčebné kousky (siRNA) právě do oněch buněk. Na to ale bylo pracoviště v El Pasu krátké. Spojili se proto s profíkem z Německa, který umí dělat to, co sám nazývá „náklaďákem s GPS navigací“. Tím dopravním expertem je Georg Fey z University of Erlangen. Jeho úkolem bylo přemístit molekuly siRNA, přičemž cílovou destinací se měly stát buňky, v nichž se virus množí (T buňky). Použil k tomu navázání siRNA na řetězce protilátek. Protilátky jsou tím, co míní pojmem náklaďáky, které toho hodně uvezou. A protože jde o protilátky, zvolil jejich přípravu tak, aby byly namířeny proti tomu, co pokládal za nejrozumnější. Nasměroval je proti výčnělkům, které jsou na T buňkách, ale nikde jinde v organismu se stejné výčnělky nevyskytují. Takto připravené náklaďáky pak jezdí krevním řečištěm a když se střetnou s T buňkou, nechají si podepsat dodací list. Tím se náklad siRNA dostává právě jen do ohrožených T buněk.  A protože profesor Fey není žádný troškař, dopřál své dopravní společnosti navigacihned od tří protilátek. Jedna si vybírá zmíněné výčnělky na povrchu buňky (jde o stejné místo, které HIV vir využívá pro svůj vstup do buňky). Druhé dvě protilátky zase rozeznávají proteiny, které vznikají v buňce, když už je virem HIV napadena. Takže otevřel proti HIV viru druhou frontu namířenou proti jeho replikaci v případech, kdy se mu přece jen nějak podařilo do buňky proniknout.

Výsledky
Zní to skoro jako pohádka. Vstříknutí vytvořeného přípravku (siRNA navázané na protilátky) do krevního oběhu zastavuje u nemocných myší množení viru. Jejich lymfocyty (T buňky) se přestávají rozpadat, šíření viru ustává. Zákrok přitom působil na myši jak preventivně, tak i léčebně. Což znamená, že zabírá i u myší s již rozvinutou chorobou. Pokusy ale také ukázaly, že léčebné molekuly nekolují v těle trvale, ale že jsou degradovány. To znamená, že v případě použití této metody k léčbě lidí by se nejednalo o jednorázovou injekci, ale že by se musel zákrok opakovat. Kolikrát a v jakých intervalech, je zatím ve hvězdách.  To ale na dosažených výsledcích nic neubírá. Stávající problém přípravků proti retrovirům, které se při léčbě nemocných AIDS používají, je jejich toxicita. Ta zde odpadá, opakování léčby pomocí siRNA by nemělo přinést komplikace. 

Závěr je stručný. Texasanům se podařilo synteticky vyrobit kousky ribonukleové kyseliny, které jim Evropan pomohl dopravit tam, kam je třeba. Celé to funguje a zdá se, že to ztěžuje život viru HIV natolik, že to jeho šíření dokáže zabránit.
Snad ještě zbývá dodat, že ačkoli pokus prováděli vědci na myších, ve skutečnosti šlo o člověkomyši. Přesněji o geneticky modifikované myši, které nemají svůj vlastní imunitní systém, ale  jejich těla chrání proti infekcím lidské lymfocyty (proto také Němec Fey vybavil svoje dopravní prostředky navigací proti lidskému proteinu, konkrétně proti proteinu CCR5, kterým se honosí jen lidské T buňky). Z toho také pramení ten optimismus a přesvědčení, že tu je konečně něco, co by mělo zastavit AIDS i u lidí. Snad to všechno ochránci zvířat a odpůrci geneticky modifikovaných organismů protentokrát vědcům prominou.

Pramen: Harvard Medical School
Kumar et al. T Cell-Specific siRNA Delivery Suppresses HIV-1 Infection in Humanized Mice. Cell, Online Aug. 7, 2008 DOI: 10.1016/j.cell.2008.06.034