a scuola di scienze della vita Liceo Scientifico N. Tron Schio (VI), 16 dicembre 2008
HIV: Le nuove frontiere della ricerca Dott.ssa Chiara Vardabasso
International Center for Genetic Engineering and Biotechnology (ICGEB) - Trieste International Centre for Genetic Engineering and Biotechnology (ICGEB) Molecular Medicine Laboratory, Prof. Mauro Giacca
Luc Montagnier e Francoise Barrè- Sinoussi vincono il Premio Nobel per la Medicina nel 2008, per la scoperta del virus dell HIV (Human Immunodeficiency Virus) anche se qualcuno ancora non ci crede
Global estimates for adults and children, 2007 People living with HIV New HIV infections in 2007 Deaths due to AIDS in 2007 33 million [30 36 million] 2.7 million [2.2 3.2 million] 2.0 million [1.8 2.3 million]
Il dogma centrale della biologia: DNA RNA proteine smentito dopo la scoperta dei Retrovirus!
La scoperta dei Retrovirus 1908 Chicken leukosis is caused by a virus (Ellerman and Bang) 1911 Cell-free transmission of sarcoma in chickens (Rous) 1936 Mammary carcinoma in mice caused by a filterable agent (Bittner) 1958 Development of the focus assay for RSV (Temin and Rubin) 1964 Provirus hypothesis (generation of viral DNA copy and integration in cellular genome) (Temin) 1970 REVERSE TRANSCRIPTASE (Temin and Mizutani; Baltimore) 1976 Probe for src oncogene hybridizes with cellular DNA (Stehelin) 1980/82: First human retrovirus (HTLV-I)
I Retrovirus: classificazione
I Retrovirus: Il genoma Oncovirus Lentivirus Spumavirus
RT IN p17 (MA) PR p24 (CA) p7 (NC) gp120 (SU) gp41 (TM) Vpr HIV: struttura del virione
Il genoma di HIV
Il ciclo replicativo di HIV
L internalizzazione Premack and Schall. 1996. Nature Med. 2, 1174-1178 Interazione gp120-cd4 Corecettori CCR5 e CXCR4 Polimorfismo CCR5
La trascrizione inversa La trascrittasi inversa (RT) virale è una DNA polimerasi-rna dipendente Meccanismo complesso, a due salti Formazione delle due LTR (Long Formazione delle due LTR (Long Terminal Repeats), identiche alle estremità del genoma virale
L integrazione L Integrasi riconosce le due LTR Integrazione NON sitospecifica, anche se
La trascrizione dei geni virali Per trascrivere i propri geni, HIV sfrutta l apparato trascrizionale cellulare ma lo modula finemente!
Regolazione dell espressione dei geni virali Il promotore virale (LTR, Long Terminal Repeat) Il transattivatore virale Tat HIV-1 LTR Nuc-0 Ac nuc-0 Ac NFAT P/CAF p300/cbp Regione modulatoria NFAT USF LEF USF NF-kB U3 R Ac U5 Sp1 NF-κBSp1 Tat Ac TATA mrna TBP and TAFs CDK9 Ac Nuc-1 core enhancer nuc-1 P-TEFb TAR nuc-2-400 -300-200 -100 cyclin +1 T1 +100 +200 +300 +400 B Reclutamento di coattivatori e acetiltransferasi Nuc-0 NFAT Regione modulatoria USF Sp1 NF-κB Tat P P P core P P enhancer RNA pol II TAR U3 R U5 TBP and TAFs Legame con P-TEFb (Ciclina T1/CDK9) per promuovere l attivita` di RNA pol II
Fattori che modulano la replicazione di HIV
ogni step del ciclo replicativo è un possibile target terapeutico Analoghi nucleosidici (ZIDOVUDINE approvato nel 1987) Inibitori non nucleosidici della RT (fine Anni 80) Inibitori di PR (inizi Anni 90) Il 1996 è l anno della svolta con l introduzione della HAART (Highly Active Anti-Retroviral Therapy)
(copie di RNA/ml) L infezione da HIV Infezione primaria AIDS Fase acuta Viremia plasmatica (copie di RNA/ml) Latenza clinica (asintomatica) Infezioni opportunistiche (cellule/u/) Cellule CD4 + (cellule/u/) Sintomi HAART (Highly Active Anti-Retroviral Therapy) settimane anni Limite di sensibilità
Dopo più di vent anni di studi, persistono ancora irrisolte alcune fondamentali questioni: Come si può eradicare l infezione? Come può sviluppare un vaccino preventivo o teraputico contro l HIV?
Il problema dell eradicazione dell infezione: La latenza Infezione produttiva: Linfociti T CD4 + attivati e macrofagi Infezione latente: Latenza pre-integrazione Latenza post-integrazione Linfociti T CD4 + quiescenti (linfociti T memoria) Reservoirs siti anatomici o cellulari in cui il virus può persistere, in quanto non rilevabile né dal sistema immunitario dell ospite nè dai farmaci anti-retrovirali attualmente impiegati
Solo due proposte di vaccino hanno fino ad ora completato gli studi di efficacia Proteina gp120 (env) di HIV-1, monomerica (VaxGen) Induce l immunità umorale, ma gli anticorpi prodotti non sono neutralizzanti Vettore adenovirale serotipo 5 (rad5) che esprime Gag, Pol, Env (Merck) Induce l immunità cellulare, ma non sufficiente
Le strategie attualmente disponibili STEP study (MERCK): rad5 expressing Gag, Pol, Nef Studio su 3000 soggetti nelle Americhe, Caraibi, Australia. Chiuso inaspettatamente il 18 settembre 2007 in quanto non conforme agli obiettivi minimi stabiliti dal Data and Safety Monitoring Board. Soggetti con preesistenti anticorpi anti-ad5 hanno mostrato un rischio aumentato di infezione rispetto al placebo. quale spiegazione biologica?!?!
A STEP forward : Che lezioni possiamo imparare? Lo sliluppo di un vaccino per l HIV non è un obiettivo semplice, né tanto meno immediato È fondamentale comprendere la risposta che il sistema immunitario sviluppa contro i vettori virali Esclusione dai prossimi trial clinici dei soggetti con preesistenti anticorpi contro il vettore virale impiegato Gli studi clinici futuri passeranno alla sperimentazione clinica soltanto se i risultati della fase pre-clinica saranno sensibilmente più convincenti di quelli dello studio STEP Sono necessari nuovi modelli animali (primati)
Le sfide per lo sviluppo di un vaccino preventivo efficace sono senza precedenti quindi
Una piccola parentesi I fattori di restrizione APOBEC3 Citidin-deaminasi che induce Ipermutazioni del genoma, contrastata da Vif TRIM5 alpha Barriera specie-specifica, inattiva capsidi retrovirali Tetherin Inibisce il rilascio di particelle virali, neutralizzata da Vpu