Герпесвирус, ассоциированный с саркомой Капоши ( KSHV ), является девятым известным вирусом герпеса человека ; его официальное название, согласно Международному комитету по таксономии вирусов (ICTV), — гаммагерпесвирус человека 8 , или сокращенно ВГЧ-8 . [1] Как и у других герпесвирусов, его неофициальные названия используются как синонимы официального названия ICTV. Этот вирус вызывает саркому Капоши , рак, часто встречающийся у больных СПИДом , [2] , а также первичную выпотную лимфому , [3] HHV-8-ассоциированную мультицентрическую болезнь Кастлемана и синдром воспалительных цитокинов KSHV. [4] Это один из семи известных в настоящее время вирусов рака человека, или онковирусов . [2] Даже спустя много лет после открытия KSHV/HHV8 не существует известного лечения онкогенеза, связанного с KSHV.
В 1872 году Мориц Капоши описал опухоль кровеносных сосудов [5] (первоначально называвшуюся «идиопатическая множественная пигментированная саркома кожи»), которая с тех пор получила одноименное название саркома Капоши (КС). Сначала считалось, что СК является редкой опухолью среди еврейского и средиземноморского населения, пока позже не было установлено, что она чрезвычайно распространена среди населения Африки к югу от Сахары. Это привело к первым предположениям в 1950-х годах о том, что эта опухоль может быть вызвана вирусом. С началом эпидемии СПИДа в начале 1980-х годов произошло внезапное возобновление СК, поражающего больных СПИДом, при этом до 50% зарегистрированных больных СПИДом имели эту опухоль – необычайный уровень предрасположенности к раку. [6]
Тщательный анализ эпидемиологических данных, проведенный Валери Берал, Томасом Питерманом и Гарольдом Джаффе [7] , привел этих исследователей к предположению, что СК вызывается неизвестным вирусом, передающимся половым путем, который редко вызывает опухоли, если у хозяина не наблюдается иммуносупрессия , как при СПИДе. [ нужна цитата ]
Еще в 1984 году ученые сообщили о том, что видели структуры, подобные вирусу герпеса, в опухолях СК, исследованных под электронной микроскопией . Ученые искали агент, вызывающий СК, и в качестве возможной причины было предложено более 20 агентов, включая цитомегаловирус и сам ВИЧ . В конечном итоге возбудитель был идентифицирован в 1994 году Юанем Чангом и Патриком С. Муром , командой жены и мужа из Колумбийского университета , путем выделения фрагментов ДНК из вируса герпеса , обнаруженного в опухоли СК у больного СПИДом. [8] [9] [10] Чанг и Мур использовали репрезентативный анализ различий , или RDA, чтобы найти KSHV путем сравнения опухолевой ткани KS от пациента со СПИДом с его собственной непораженной тканью. Идея этого эксперимента заключалась в том, что если вирус вызывает СК, геномная ДНК в двух образцах должна быть абсолютно идентична, за исключением ДНК, принадлежащей вирусу. В своем первоначальном эксперименте с RDA они выделили два небольших фрагмента ДНК, которые составляли менее 1% фактического вирусного генома. Эти фрагменты были похожи (но все же отличались от) известных последовательностей герпевируса, что указывало на присутствие нового вируса. На основе этих фрагментов исследовательская группа менее чем через два года смогла секвенировать весь геном вируса. [ нужна цитата ]
Открытие этого герпесвируса вызвало серьезные споры и научную борьбу, пока не было собрано достаточно данных, чтобы доказать, что KSHV действительно был возбудителем саркомы Капоши. [11] В настоящее время известно, что этот вирус широко распространен среди людей, живущих в странах Африки к югу от Сахары; промежуточные уровни инфекции наблюдаются в популяциях Средиземноморья (включая Ливан, Саудовскую Аравию, Италию и Грецию), а низкие уровни инфекции наблюдаются в большинстве популяций Северной Европы и Северной Америки. Геи и бисексуальные мужчины более восприимчивы к заражению (пока неизвестные пути передачи половым путем), тогда как в развивающихся странах вирус передается несексуальным путем. [ нужна цитата ]
KSHV — это вирус герпеса , представляющий собой большой двухцепочечный ДНК-вирус с белковой оболочкой, которая упаковывает его нуклеиновые кислоты, называемую капсидом , который затем окружается аморфным белковым слоем, называемым тегументом , и, наконец, заключен в липидную оболочку, полученную из часть клеточной мембраны. KSHV имеет геном , длина которого составляет примерно 165 000 оснований нуклеиновых кислот. Вирусный геном состоит из уникальной области длиной ~145 тыс. оснований , кодирующей все экспрессируемые вирусные гены, фланкированной ~20-30 тыс. оснований концевых повторяющихся последовательностей. [12] Каждая терминальная повторяющаяся единица имеет длину 801 п.н., содержит 85% G+C и ориентирована повторяющимся образом «голова к хвосту». KSHV — это радиновирус , род Herpes, примечательный тем, что он украл множество генов из клеток-хозяев, включая, в случае KSHV, гены, которые кодируют белок, связывающий комплемент , IL-6 , BCL-2 , циклин -D, G-белок. -сопряженный рецептор , регуляторный фактор интерферона и белок, ингибирующий Flice ( FLIP ), а также белки синтеза ДНК, включая дигидрофолатредуктазу , тимидинкиназу , тимидилатсинтетазу , ДНК- полимеразу и многие другие. Хотя ни один другой опухолевый вирус человека не обладает такими же генами, другие опухолевые вирусы нацелены на одни и те же клеточные пути, иллюстрируя, что на базовом уровне все опухолевые вирусы, по-видимому, атакуют одни и те же пути клеточного контроля, так называемые пути супрессора опухоли. [ нужна цитата ]
Решающее значение для проникновения KSHV в клетки [13] имеют рецепторы EPH A2 , [14] Hrs, [15] TSG101 , [16] и несколько интегринов (идентичность которых еще не подтверждена). [17] После заражения вирус проникает в лимфоциты через макропиносомы . [ нужна цитация ] Как только вирус вновь заражает клетку, липидная мембрана отслаивается, и вирион перемещается в ядро. Вирусный геном высвобождается там, где он превращается в эписому посредством плохо изученного процесса, который, по-видимому, включает гомологичную рекомбинацию концевых повторов. [ нужна цитация ] Вирусная эписома хроматинизируется при попадании в ядро клетки-хозяина. [18]
После проникновения вирус обычно остается в латентном («тихом») состоянии. Только подмножество генов, которые кодируются в области, связанной с латентностью KSHV (KLAR), экспрессируются во время латентного периода, включая ядерный антиген, связанный с латентностью (LANA), vFLIP, vCyclin и 12 микроРНК. Латентный период является отличительной чертой всех известных на сегодняшний день этиологий, связанных с KSHV, включая все онкогенезы, связанные с KSHV. Было показано, что как гены, кодирующие белки, такие как LANA, так и некодирующие гены (микроРНК), кодируемые в KLAR, важны для канцерогенеза, связанного с KSHV. Для изучения функций микроРНК был создан подробный протокол мутагенеза бакмид и полный набор клеточных линий, несущих делеционные мутанты микроРНК, которые доступны в качестве ресурса для исследователей. [19] Кроме того, было показано, что vFLIP и vCyclin косвенно вмешиваются в сигнальный путь TGF-β, индуцируя онкогенный кластер mir17-92 хозяина. [20] Эти наблюдения представляют собой новый механизм, который может быть важен для онкогенеза и ангиогенеза KSHV, что является отличительной чертой СК. [ нужна цитата ]
В латентный период LANA является единственным вирусным белком, необходимым для репликации вируса, которая осуществляется механизмом репликации хозяина. LANA привязывает вирусную ДНК к клеточным хромосомам, ингибирует р53 и белок ретинобластомы , а также подавляет вирусные гены, необходимые для полноценного производства и сборки вируса («литическая репликация»). Почему в латентный период экспрессируется только часть вирусных генов, до конца не понятно. Но было показано, что экспрессия генов, связанная с латентным периодом, может быть частично объяснена характерным эпигенетическим состоянием, которое эписома KSHV приобретает во время латентного периода. LANA играет важную роль во время латентного периода, регулируя транскрипты как хозяина, так и вируса, а также связываясь с несколькими активными промоторами; он также связывается с белком-хозяином hSET1, который создает метки H3K4me3 в хроматине. [21]
Различные сигналы, такие как воспаление, могут спровоцировать вступление вируса в литическую репликацию. Первичный вирусный белок, ответственный за переключение между латентной и литической репликацией, известен как активатор трансактивации репликации ORF50 (RTA). Когда условия клеточной сигнализации активируют генерацию RTA, это, в свою очередь, активирует синтез стереотипного каскада вторичных и третичных вирусных белков, которые в конечном итоге составляют компоненты капсида вируса, а также ферменты синтеза ДНК, необходимые для репликации вирусного генома. [22] Считается, что во время литической репликации геном вируса реплицируется как непрерывная линейная молекула, отделенная от эписомы (так называемая модель катящегося круга ). По мере репликации каждой единицы генома она разрезается внутри области терминального повтора, а затем упаковывается в вирусную частицу (вирион). Затем вирус покрывается липидной мембраной, проходя через ядро и цитоплазму и выходя из клетки. Таким образом, хотя геном KSHV имеет кольцевую форму в ядре латентно инфицированных клеток, в инфекционных вирусах он упакован в виде линейной молекулы. Когда вирус вступает в литическую репликацию, из одной клетки могут образовываться тысячи вирусных частиц, что обычно приводит к гибели инфицированной клетки. [ нужна цитата ]
В 2020 году было обнаружено, что заражение вирусом SARS-CoV-2 , вызывающим COVID-19 , может вызвать литическую реактивацию KSHV в организме человека, в результате чего вирус герпеса прекращает латентный период и начинает образование раковых клеток. . Кроме того, было обнаружено, что некоторые лекарства, используемые для лечения инфекции SARS-CoV-2, а именно «Нафамостат» и «Азитромицин» , в конечном итоге способствуют выработке зрелых вирионов, «... потенциально вызывая литическую реактивацию KSHV». [23]
Механизмы заражения вирусом недостаточно изучены. Здоровые люди могут заразиться вирусом и не проявлять никаких признаков или симптомов из-за способности иммунной системы сдерживать инфекцию. Инфекция вызывает особую тревогу у людей с ослабленным иммунитетом . Больные раком, получающие химиотерапию, больные СПИДом и пациенты, перенесшие трансплантацию органов, подвергаются высокому риску проявления признаков инфекции. [ нужна цитата ] .
Недавние достижения в технологиях секвенирования показали, что вирус хроматинизируется в латентном периоде. Также было показано, что микроРНК, кодируемая вирусом, манипулирует и взаимодействует не только с мРНК хозяина, но также дерегулирует длинную некодирующую РНК хозяина (днРНК). [24] Совсем недавно кольцевые РНК (circRNA) были обнаружены как при EBV, так и при KSHV [25] [26] [27]
Считается, что заражение этим вирусом происходит на протяжении всей жизни, но здоровая иммунная система будет держать вирус под контролем. У многих людей, инфицированных KSHV, никогда не проявляются никакие симптомы. Саркома Капоши возникает, когда у человека, инфицированного KSHV, снижается иммунитет из-за СПИДа, лечения или, очень редко, старения.
КШВ является известным возбудителем четырех заболеваний: [4] [28]
В 1970-е годы глобальная распространенность ВГЧ-8 составляла от 2 до 10%. [29] Серораспространенность ВГЧ-8 значительно варьируется географически, и уровень инфицирования в странах Северной Европы, Юго-Восточной Азии и Карибского бассейна составляет от 2 до 4%, [30] в странах Средиземноморья - примерно 10%, а в странах Африки к югу от Сахары примерно на 40%. [31] В Южной Америке уровень заражения в целом низкий, но высок среди индейцев . [32] Даже внутри отдельных стран в разных регионах можно наблюдать значительные различия: уровень заражения составляет около 19,2% в Синьцзяне по сравнению с примерно 9,5% в Хубэе , Китай. [33] Хотя последовательно показано, что серологическая распространенность линейно увеличивается с возрастом, [33] [34] [35] [36] в странах с высоким уровнем инфицирования может наблюдаться более высокая серологическая распространенность в более молодых возрастных группах. [37] Уровень образования показал обратную корреляцию с уровнем заражения. [34] [35] Лица, инфицированные ВИЧ-1 или генитальными бородавками, обычно более склонны к коинфекции ВГЧ-8. [31] [33] [38]
В странах с низкой серологической распространенностью ВГЧ-8 преимущественно встречается у больных СПИДом и СК. [39] В странах с высокой серологической распространенностью инфекция часто встречается в детстве, [40] что указывает на вероятную передачу инфекции от матери ребенку через слюну. [41] [42] В исследовании, проведенном в Замбии , все дети с СК имели матери, которые были положительными на ВГЧ-8, тогда как не все дети, чьи матери были СК, были положительными по ВГЧ-8. [43] По данным другого исследования в Замбии, 13,8% детей были серопозитивными к ВГЧ-8 к 4 годам. [44] Не было показано, что серораспространенность существенно различается в зависимости от пола или семейного положения. [36]
По оценкам, самый последний общий предок этого вируса в Средиземноморье, Иране и Синьцзяне (Китай) появился 29 872 года (95% наивысшая плотность вероятности 26 851–32 760 лет) назад. [45] самый последний общий предок вирусов, выделенный в Синьцзяне, произошел 2037 лет назад (наибольшая плотность вероятности 95% 1843–2229 лет). Учитывая исторические связи между Средиземноморьем и Синьцзяном в римский период, вполне вероятно, что этот вирус был занесен в Синьцзян по Шелковому пути . По оценкам, частота мутаций составила 3,44 × 10 -6 замен на сайт в год (наивысшая плотность вероятности 95%).2,2 × 10 −6 до4,71 × 10 -6 ). Однако глобальное распространение различных генотипов KSHV и потенциальный путь передачи требуют дальнейшего изучения. [ нужна цитата ]
Типирование изолятов основано на вариабельном мембранном белке К1. Признаны шесть типов (A – F). [46]
Поскольку люди, инфицированные KSHV, передают вирус бессимптомно, половым партнерам следует проявлять осторожность при незащищенном сексе и действиях, при которых во время сексуальной активности может произойти обмен слюной. Разумный совет — использовать презервативы, когда это необходимо, и избегать глубоких поцелуев с партнерами, инфицированными КШВ и ВИЧ или чей статус неизвестен.
Саркома Капоши обычно представляет собой локализованную опухоль, которую можно лечить хирургическим путем или местным облучением. Может использоваться химиотерапия такими препаратами, как липосомальные антрациклины или паклитаксел , особенно при инвазивном заболевании. Противовирусные препараты, такие как ганцикловир , которые нацелены на репликацию герпесвирусов, таких как KSHV, используются для успешного предотвращения развития саркомы Капоши [47] , хотя после развития опухоли эти препараты практически не используются. Для больных СПИД-КС наиболее эффективной терапией является высокоактивная антиретровирусная терапия, направленная на снижение ВИЧ-инфекции. [48] У пациентов со СПИДом, получающих адекватное лечение против ВИЧ, частота возникновения саркомы Капоши может снизиться до 90%.
Хотя KSHV влияет на иммунную систему хозяина, существует большая вероятность того, что клиническое вмешательство восстановит это изменение. Одной из проблем является подавление сверхэкспрессии клеток-мишеней, подавляющих иммунитет. При длительной стимуляции воспаления клетка-мишень становится неспособной реагировать, что приводит к истощению фенотипа. Активационная иммунотерапия может оживить и улучшить функцию иммунных клеток. По сравнению с другими видами иммунотерапии, методы лечения, нацеленные на белок 1, препятствующий запрограммированной гибели клеток ( PD-1 )/лиганд запрограммированной смерти 1 ( PD-L1 ), имели большой успех. Из-за инфекции KSHV моноциты увеличивают экспрессию PD-1, которая является ингибирующей молекулой, и вызывают ускользание иммунитета при многих типах опухолей. В NK-клетках пациентов с КС-ВИЧ наблюдается высокая экспрессия PD-1, что приводит к истощению фенотипа. Антитело против PD-1 ( ниволумаб или пембролизумаб ) продемонстрировало значительный противоопухолевый эффект. Ниволумаб в настоящее время находится в I фазе клинических испытаний, а пембролизумаб показал свою эффективность при лечении пациентов с ВИЧ и СК в I фазе и находится во II фазе клинических исследований. Аналог талидомида — помалидомид — также был одобрен FDA в 2011 году. Было показано, что помалидомид восстанавливает экспрессию MHC-1 , который помогает клеткам отображать внутриклеточные белки цитотоксическим Т-клеткам, а также может подавлять экспрессию PD-L1 и увеличить уничтожение CD8+ Т-клеток. [49]
KSHV кодирует около 90 генов и множество некодирующих РНК, таких как микроРНК. [50] Гены «ORF» названы в зависимости от положения в геноме гомологичных генов первого описанного радиновируса, герпесвируса саймири. Гены «K» уникальны для KSHV. Некоторые гены KSHV имеют хорошо изученные функции, тогда как другие остаются неохарактеризованными. [ нужна цитата ]
ORF2 – дигидрофолатредуктаза
ORF8 – gB – гликопротеин оболочки , участвующий в проникновении вируса.
ORF9 – Pol8 – ДНК-полимераза , необходимая для репликации вирусной ДНК.
ORF10 – регулирует экспорт РНК и реакцию на IFN типа I.
ORF16 – v Bcl2
ORF18, ORF24, ORF30, ORF31, ORF34, ORF66 – факторы вирусной транскрипции, необходимые для экспрессии поздних генов.
ORF21 – вТК – тимидинкиназа
ORF22 – gH – гликопротеин оболочки , участвующий в проникновении вируса.
ORF23 – нехарактерный
ORF25, ORF26 и ORF65 – капсидные белки
ORF33 – участвует в образовании вирусных частиц.
ORF34 – неясная функция
ORF35 – неясная функция, мутант не экспрессирует ранние вирусные гены.
ORF36 – vPK – вирусная протеинкиназа, выполняющая множество ролей в цикле репликации.
ORF37 - SOX - белок с двойной функцией - активность ДНКазы необходима для упаковки генома, а активность РНКазы регулирует экспрессию гена хозяина.
ORF38 – участвует в образовании вирусных частиц.
ORF39 – gM – гликопротеин оболочки
ORF40 и ORF41 – геликаза и примаза – репликация ДНК
ORF42 – нехарактерный
ORF45 - белок тегумента , связывает и предотвращает дефосфорилирование рибосомальных киназ S6 p90 (RSK) и ERK для модуляции сигнального пути ERK/RSK MAPK.
ORF47 – gL – гликопротеин оболочки, участвующий в проникновении вируса.
ORF49 - может потребоваться для экспрессии вирусных генов.
ORF50 – RTA, активатор репликации и транскрипции – основной фактор транскрипции, управляющий литической реактивацией KSHV.
ORF52 - KicGAS - тегументный белок, необходимый для образования вирионов и ингибирования восприятия ДНК cGAS.
ORF53 – gN – гликопротеин оболочки
ORF55 – неохарактеризованный
ORF57 – MTA – регулирует стабильность РНК, экспорт и трансляцию вирусных генов.
ORF59 – PF–8 – фактор процессивности полимеразы, дополнительная субъединица вирусной ДНК-полимеразы.
ORF67 и ORF69 – ядерный выход
ORF70 – тимидилатсинтаза
ORF72 – против Циклина
ORF73 – LANA , латентно-ассоциированный ядерный антиген – привязывает геном к хромосоме во время латентного периода, а также регулирует экспрессию генов хозяина. Цитоплазматическая форма LANA может ингибировать активацию иммунных ответов.
ORF74 – vGPCR
ORF75 – ФГАРАТ
ПАН, полиаденилированная ядерная РНК – некодирующие линейные и кольцевые РНК.
микроРНК (mirKs) – вирусные микроРНК, экспрессируемые в латентный период для регуляции пролиферации и гибели клеток.
К1 – участвует в онкогенезе
K2 - гомолог интерлейкина 6 , Q2HRC7
К3 и К5 – убиквитин Е3-лигазы – регулируют презентацию антигена.
K4 – vCCL2 – хемокин
K4.1 – vCCL3 – хемокин
K8 - репрессор транскрипции - модулирует хроматин.
К8.1 – гликопротеин оболочки
K9 – v IRF 1, фактор регуляции вирусного интерферона 1
K10 – v IRF 4. Из этого локуса также генерируется кольцевая РНК ( circRNA ) .
K10.5 – v IRF 3 (первоначально обозначенный LANA2) экспрессируется в латентном периоде в клеточных линиях PEL, но также является настоящим литическим фактором, как и все vIRF. [51]
К11 – v ИРФ 2
К12 – капосин
К13 – v ФЛИП