Системы для интерпретации результатов генотипирования, основанные на закономерностях

Для фенотипической интерпретации выявленных сочетаний мутаций резистентности широко используются системы для интерпретации (алгоритмы), основанные на закономерностях. Экс­пертные группы (например, HIV-GRADE) разработали алгоритмы, основанные на опублико­ванных данных и данных клинических наблюдений. Системы для интерпретации результатов генотипирования, основанные на математической обра­ботке баз данных, и виртуальное фенотипирование В отличие от разработанных экспертами алгоритмов интерпретации, основанных на накоплен­ном опыте (knowledge-based), в системах для интерпретации, основанных на математической обработке баз данных (data-based), таких, как geno2pheno или vircoType™, используются мате­матические алгоритмы для определения «виртуального» фенотипа исходя из результатов гено-типирования. При виртуальном фенотипировании вся информация о фенотипе вируса осно­вывается на сведениях о его генотипе, при этом реально фенотипирование не проводится.

Предположительное описание фенотипических свойств вируса получают на основании обра­ботки больших баз данных, в которых содержится информация о генотипах и соответствующих им фенотипических свойствах штаммов вирусов. В бесплатной системе для интерпретации geno2pheno используются технологии искусственного интеллекта, в том числе построение дерева решений и поддерживающие векторные машины (Beerenwinkel, 2003). Система для интерпретации vircoType™ основана на модели множественной линейной регрес­сии с использованием базы данных, содержащей информацию о нескольких десятках тысяч ге­нотипов и соответствующих им фенотипических свойствах.

Для каждого препарата коэффи­циент резистентности определяется с учетом всех обнаруженных у данного штамма вируса известных мутаций резистентности к этому препарату. При этом учитываются известные си-нергические и антагонистические эффекты определенных пар мутаций, которые включены в математическую модель. Отдельным мутациям или парам мутаций присваиваются весовые коэффициенты (по отношению к определенному препарату), в зависимости от величины их влияния на резистентность вируса.

Весовые коэффициенты положительны для отдельных му­таций или пар мутаций, которые усиливают резистентность вируса, и отрицательны для мута­ций или пар мутаций, которые восстанавливают чувствительность вируса к препарату.

Основные положения и система обозначений

Каждой аминокислоте в структуре вирусных белков соответствует группа из трех нуклеотидов (кодон или триплет) в нуклеотидной последовательности генома ВИЧ. В обозначение каждой точечной мутации резистентности входит порядковый номер кодона (что позволяет определить расположение мутации в пределах гена) и две буквы. Перед порядковым номером ставится буква, соответствующая кодируемой данным кодоном аминокислоте у дикого штамма вируса. Буква после порядкового номера соответствует аминокислоте, кодируемой мутантным кодо-ном. Например, M184V — это мутация в кодоне 184 гена обратной транскриптазы, в результате которой в структуре фермента обратной транскриптазы произошла замена метионина (как у дикого штамма вируса) на валин.

Механизмы резистентности

НИОТ — это пролекарства, которые превращаются в биологически активные метаболиты только после внутриклеточного превращения в трифосфат. Для нуклеоТИдных аналогов требу­ется только два этапа фосфорилирования, а не три, как для нуклеоЗИдных аналогов.

Фосфори-лированные НИОТ конкурируют с природными дезоксирибонуклеозидтрифосфатами. Встраи­вание фосфорилированного НИОТ в провирусную ДНК обрывает ее дальнейший синтез. Установлено два основных биохимических механизма формирования резистентности к НИОТ (De Mendoza, 2002).

Стерическое ингибирование Обеспечивается мутациями, которые изменяют структуру активного центра обратной транскриптазы таким образом, что она начинает отличать НИОТ от природных нуклеозидов; в результате вероятность встраивания НИОТ в провирусную ДНК резко снижается. Стерическое ингибирование наблюдается при мутациях M184V, Q151M, L74Vи K65R(Naeger, 2001; Clavel, 2004). Фосфоролиз НИОТ с участием АТФ (аденозинтрифосфата) или пирофосфата приводит к отсо­единению уже встроенного НИОТ от растущей провирусной цепи ДНК.

Этот механизм обес­печивается мутациями M41L, D67N, K70R, L210W, Т215Уи K219Q (Meyer, 2000). Фосфоролиз приводит к появлению перекрестной резистентности к НИОТ, при этом наблюдается следую­щая закономерность в уровнях резистентности к конкретным НИОТ AZT, d4T > ABC > ddl > 3TC. В отличие от мутаций «отсоединения», мутация K65R приводит к уменьшению вероятно­сти отсоединения всех НИОТ (по сравнению с вирусом дикого типа), увеличивая стабильность их соединения с ДНК.

Комбинированный эффект мутации K65R (двух противоположных ме­ханизмов — уменьшения вероятности присоединения и уменьшения вероятности отсоедине­ния) приводит к снижению чувствительности вируса ко всем НИОТ, за исключением зидову-дина, к которому чувствительность даже повышается (White, 2005). ННИОТ также ингибируют вирусный фермент обратную транскриптазу (ОТ). ННИОТ — ма­ленькие молекулы, которые связываются с гидрофобным карманом, расположенным рядом с каталитическим доменом обратной транскриптазы.

Мутации участка гена, кодирующего уча­сток связывания ННИОТ, снижают способность ННИОТ связываться с ОТ, что приводит к утрате их антиретровирусного действия. Перекрестную резистентность к ННИОТ первого по­коления способна вызвать одна точечная мутация, однако ННИОТ второго поколения обла­дают более сложными профилями резистентности. ИП препятствуют расщеплению протеазой вирусного полипротеина Gag-Pol (предшественника вирусных белков) и тем самым приводят к образованию незрелых вирусных частиц, не способ­ных инфицировать другие клетки.

Устойчивость к ингибиторам протеазы обычно развивается медленно, поскольку для приобретения существенного уровня резистентности штамм вируса должен накопить несколько мутаций резистентности (т. е. преодолеть так называемый генети­ческий барьер).

Мутации резистентности к ингибиторам протеазы подразделяют на Основные (первичные, большие) И Второстепенные (вторичные, малые) мутации. Таблица 10.1. Мутации резистентности к ингибиторам протеазы Основные мутации Обеспечивают фенотипическую резистентность. Они начинают закрепляться первыми на фоне селективного действия антиретровирусного препарата. Эти мутации изме­няют активный центр фермента-мишени (протеазы ВИЧ), уменьшая способность ингибитора протеазы к связыванию с этим ферментом.

Основные мутации могут также приводить к сни­жению активности протеазы. Второстепенные мутации Не затрагивают активный центр фер­мента и обычно появляются позже основных. Второстепенные мутации часто обнаруживаются в полиморфных участках вирусов не-В-подтипа Второстепенные мутации компенсируют сни­жение жизнеспособности вируса, вызванное основными мутациями (Nijhuis, 1999; Johnson, 2007b).

Мутации в кодонах 20, 36, 63, и 77 представляют собой полиморфизмы, которые обна­руживаются также у вирусов, не подвергавшихся селективному действию ИП, в особенности у вирусов не-В-подтипа. Их вклад в резистентные свойства вируса невелик и зависит от присут­ствия других мутаций. Ингибиторы слияния препятствуют проникновению ВИЧ в клетки-мишени.

На первом этапе проникновения в клетку гликопротеин наружной оболочки вируса gp120 связывается с рецеп­тором CD4 и хемокиновыми корецепторами (CCR5 или CXCR4) клетки-мишени. Взаимодей­ствие между двумя участками гептадных повторов HR1 и HR2 трансмембранного гликопро- теина gp41 приводит к конформационным изменениям gp41, обеспечивающим слияние наруж­ной оболочки вируса и клеточной мембраны. Ингибитор слияния энфувиртид (T-20), синтетический пептид, состоящий из 36 аминокислот, имитирует C-концевой участок HR2 гликопротеина gp41 и конкурентно связывается с HR1.

При этом блокируется взаимодействие между HR1 и HR2, и конформационные изменения gp41, необходимые для слияния мембран вируса и клеток, не происходят. Эффективность эн-фувиртида может снизить точечная мутация с заменой одной аминокислоты в участке HR1. Блокаторы рецепторов CCR5 связываются с корецептором CCR5, препятствуя его взаимодей­ствию с гликопротеином наружной оболочки вируса gp120, которое необходимо для проник­новения вируса в клетку-мишень.

Существует два механизма развития резистентности к бло-каторам рецепторов CCR5: переход на использование корецепторов CXCR4 (т. е. смена тропизма вируса с CCR5 (R5) на CXCR4 (X4)) или появление мутаций, которые позволяют ви­русу использовать для проникновения в клетку молекулы CCR5 с присоединенными к ним бло-катором рецепторов CCR5.

Ингибиторы интегразы предотвращают встраивание ДНК ВИЧ в геном человеческой клетки. Ингибиторы интегразы ралтегравир и элвитегравир блокируют этап переноса цепи ДНК. Ин­гибиторы интегразы связываются с каталитическим центром интегразы и переносятся в кле­точное ядро в составе прединтеграционного комплекса (ПИК), где они ингибируют перенос цепи интегразой.

Накопление ключевых мутаций в гене, кодирующем интегразу, обеспечивает резистентность к ингибиторам интегразы. Эти мутации могут влиять как на перенос цепи, так и на 3'-процессинг. Обнаруживались разные сочетания мутаций, обеспечивающих резистент­ность вируса к ингибиторам интегразы.

Накопление второстепенных мутаций приводит к еще большему снижению чувствительности вируса к этим препаратам.

Похожие записи:

  • Резервная терапия новыми препаратами За последние несколько лет в клинической практике появилось много новых препаратов разных групп, которые подходят для пациентов с ограниченными возможностями […]
  • Течение вич-инфекции после начала арт Вопрос об оптимальном сроке начала терапии важен не только потому, что он касается риска наступления стадии СПИДа и смерти, но и по другим причинам. Много раз […]
  • Два ниот + один нниот Комбинации с ННИОТ, судя по косвенным показателям, не уступают в эффективности схемам с ИП, а может быть и превосходят их. ННИОТ прекрасно проявили себя во […]
  • Гепатотоксичность На фоне приема АРТ часто повышается активность печеночных ферментов, а тяжелые про­явления гепатотоксичности возникают у вплоть до 6% пациентов. Печеночная […]
  • Три или четыре ниот У схем, включающих три или четыре НИОТ, т. е. комбинаций только нуклеоозидных или нук-леотидных аналогов, несколько преимуществ: меньше таблеток в сутки, […]

Сайт Здоровье родных и близких находят по следующим фразам:

Оставить отзыв



Рейтинг@Mail.ru