Герпесвирус, ассоциированный с саркомой Капоши ( KSHV ), является девятым известным вирусом герпеса человека ; его официальное название согласно Международному комитету по таксономии вирусов (ICTV) — человеческий гаммагерпесвирус 8 , или сокращенно HHV-8 . [1] Как и у других герпесвирусов, его неофициальные названия используются взаимозаменяемо с его официальным названием ICTV. Этот вирус вызывает саркому Капоши , рак, часто встречающийся у пациентов со СПИДом , [2] , а также первичную выпотную лимфому , [3] мультицентрическую болезнь Кастлмана, ассоциированную с HHV-8, и воспалительный цитокиновый синдром KSHV. [4] Это один из семи известных в настоящее время вирусов рака человека, или онковирусов . [2] Даже спустя много лет с момента открытия KSHV/HHV8, не существует известного лечения от онкогенеза, ассоциированного с KSHV.
В 1872 году Мориц Капоши описал опухоль кровеносных сосудов [5] (первоначально называемую «идиопатической множественной пигментированной саркомой кожи»), которая с тех пор получила одноименное название саркома Капоши (СК). Сначала СК считалась редкой опухолью еврейского и средиземноморского населения, пока позднее не было установлено, что она чрезвычайно распространена среди населения стран 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 произошел внезапный всплеск СК, поражающей пациентов со СПИДом, причем до 50% зарегистрированных пациентов со СПИДом имели эту опухоль — необычайный уровень предрасположенности к раку. [6]
Тщательный анализ эпидемиологических данных, проведенный Валери Берал, Томасом Петерманом и Гарольдом Джаффе [7] , привел этих исследователей к предположению, что СК вызывается неизвестным вирусом, передающимся половым путем, который редко вызывает опухоли, если только у хозяина не наблюдается иммунодефицит , как при СПИДе. [ необходима ссылка ]
Еще в 1984 году ученые сообщили о том, что в опухолях KS, исследованных с помощью электронной микроскопии , были обнаружены структуры, похожие на герпесвирусы . Ученые искали возбудителя, вызывающего KS, и в качестве возможной причины было предложено более 20 возбудителей, включая цитомегаловирус и сам ВИЧ . В конечном итоге патоген был идентифицирован в 1994 году Юань Чангом и Патриком С. Муром , командой жены и мужа из Колумбийского университета , путем выделения фрагментов ДНК из герпесвируса , обнаруженного в опухоли KS у пациента со СПИДом. [8] [9] [10] Чанг и Мур использовали анализ репрезентативных различий , или RDA, для обнаружения KSHV путем сравнения ткани опухоли KS у пациента со СПИДом с его собственной непораженной тканью. Идея этого эксперимента заключалась в том, что если вирус вызывает KS, геномная ДНК в двух образцах должна быть абсолютно идентичной, за исключением ДНК, принадлежащей вирусу. В своем первоначальном эксперименте 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 указывает на присутствие нового вируса. Начав с этих фрагментов, эта исследовательская группа смогла секвенировать весь геном вируса менее чем через два года. [ необходима цитата ]
Открытие этого вируса герпеса вызвало значительные споры и научные распри, пока не было собрано достаточно данных, чтобы показать, что KSHV действительно был возбудителем саркомы Капоши. [11] В настоящее время известно, что вирус является широко распространенной инфекцией среди людей, живущих в странах Африки к югу от Сахары; промежуточные уровни заражения наблюдаются в средиземноморских популяциях (включая Ливан, Саудовскую Аравию, Италию и Грецию), а низкие уровни заражения наблюдаются в большинстве популяций Северной Европы и Северной Америки. Геи и бисексуальные мужчины более восприимчивы к инфекции (через все еще неизвестные пути половой передачи), тогда как вирус передается неполовым путем в развивающихся странах. [ необходима ссылка ]
KSHV — это вирус герпеса , и это большой двухцепочечный ДНК-вирус с белковым покрытием, которое упаковывает его нуклеиновые кислоты, называемым капсидом , который затем окружен аморфным белковым слоем, называемым тегументом , и, наконец, заключен в липидную оболочку, полученную частично из клеточной мембраны. Геном KSHV составляет приблизительно 165 000 оснований нуклеиновых кислот. Вирусный геном состоит из уникальной области длиной ~145 килобаз , кодирующей все экспрессируемые вирусные гены, которая окружена ~20-30 килобазами терминальных повторяющихся последовательностей. [12] Каждая терминальная повторяющаяся единица имеет длину 801 п.н., содержит 85% G+C и ориентирована в повторяющейся манере голова к хвосту. KSHV — это радиновирус , род герпеса, примечательный тем, что он украл множество генов из клеток хозяина, включая, в случае KSHV, гены, кодирующие белок, связывающий комплемент , IL-6 , BCL-2 , циклин -D, рецептор, связанный с G-белком , фактор регуляции интерферона и белок, ингибирующий Flice ( FLIP ), а также белки синтеза ДНК, включая дигидрофолатредуктазу , тимидинкиназу , тимидилатсинтетазу , ДНК- полимеразу и многие другие. Хотя ни один другой вирус опухолей человека не обладает этими же генами, другие вирусы опухолей нацелены на те же клеточные пути, иллюстрируя, что на базовом уровне все вирусы опухолей, по-видимому, атакуют те же клеточные пути контроля, так называемые пути супрессоров опухолей. [ необходима цитата ]
Решающее значение для проникновения KSHV в клетки [13] имеют рецептор EPH A2 , [14] Hrs, [15] TSG101 , [16] и несколько интегринов (чья идентичность еще не подтверждена). [17] После заражения вирус проникает в лимфоциты через макропиносомы . [ требуется цитирование ] Как только вирус вновь заражает клетку, липидная мембрана сбрасывается, и вирион перемещается в ядро. Вирусный геном высвобождается, где он закольцовывается в эписому посредством плохо изученного процесса, который, по-видимому, включает гомологичную рекомбинацию концевых повторов. [ требуется цитирование ] Вирусная эписома хроматинизируется при проникновении в ядро клетки-хозяина. [18]
После проникновения вирус обычно остается в латентном («спокойном») состоянии. Только подмножество генов, которые кодируются в области, ассоциированной с латентностью KSHV (KLAR), экспрессируются во время латентности, включая ассоциированный с латентностью ядерный антиген (LANA), vFLIP, vCyclin и 12 микроРНК. Латентность является отличительной чертой всех известных на сегодняшний день этиологий, ассоциированных с KSHV, включая все ассоциированные с KSHV онкогенезы. Было показано, что как кодирующие белок гены, такие как LANA, так и некодирующие гены (микроРНК), кодируемые в KLAR, важны для ассоциированного с KSHV опухолегенеза. Для изучения функций микроРНК были созданы подробный протокол мутагенеза бакмид и полный набор клеточных линий, несущих мутанты делеции микроРНК, которые доступны в качестве ресурса для исследователей. [19] Кроме того, было показано, что vFLIP и vCyclin косвенно влияют на сигнальный путь TGF-β, индуцируя онкогенный кластер хозяина mir17-92. [20] Эти наблюдения представляют собой новый механизм, который может быть важен для опухолеобразования и ангиогенеза KSHV, отличительного признака KS. [ необходима цитата ]
Во время латентности LANA является единственным вирусным белком, который требуется для вирусной репликации, которая осуществляется репликационным аппаратом хозяина. LANA привязывает вирусную ДНК к клеточным хромосомам, ингибирует p53 и белок ретинобластомы и подавляет вирусные гены, необходимые для полного производства и сборки вируса («литическая репликация»). Почему только подмножество вирусных генов экспрессируется во время латентности, до конца не понятно. Но было показано, что связанная с латентностью экспрессия генов может быть частично объяснена характерным эпигенетическим состоянием, которое эписома KSHV приобретает во время латентности. LANA играет важную роль во время латентности, регулируя как транскрипты хозяина, так и вируса и связываясь с несколькими активными промоторами; он также ассоциируется с белком хозяина hSET1, который создает метки H3K4me3 в хроматине. [21]
Различные сигналы, такие как воспаление, могут спровоцировать вирус на вступление 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, он, в свою очередь, активирует синтез стереотипного каскада вторичных и третичных вирусных белков, которые в конечном итоге создают компоненты вирусного капсида, а также ферменты синтеза ДНК, необходимые для репликации вирусного генома. [22] Во время литической репликации считается, что вирусный геном реплицируется как непрерывная линейная молекула из эписомы (так называемая модель катящегося круга ). Когда каждая единица генома реплицируется, она разрезается в области терминального повтора, а затем упаковывается в вирусную частицу (вирион). Затем вирус покрывается липидной мембраной, когда он проходит через ядро и цитоплазму, чтобы выйти из клетки. Таким образом, в то время как геном KSHV является кольцевым в ядре латентно инфицированных клеток, он упакован в инфекционные вирусы как линейная молекула. Когда вирус входит в литическую репликацию, тысячи вирусных частиц могут быть сделаны из одной клетки, что обычно приводит к смерти инфицированной клетки. [ необходима цитата ]
В 2020 году было обнаружено, что заражение вирусом SARS-CoV-2 , вирусом, вызывающим COVID-19 , может вызывать литическую реактивацию KSHV в организме человека, в результате чего вирус герпеса прекращает латентность и начинает формировать раковые клетки. Кроме того, было обнаружено, что некоторые лекарства, используемые для лечения инфекции SARS-CoV-2, а именно Нафамостат и Азитромицин , в конечном итоге способствуют образованию зрелых вирионов, «... потенциально вызывая литическую реактивацию KSHV». [23]
Механизмы, посредством которых вирус передается, не до конца изучены. Здоровые люди могут быть инфицированы вирусом и не иметь никаких признаков или симптомов из-за способности иммунной системы держать инфекцию под контролем. Инфекция вызывает особую озабоченность у людей с ослабленным иммунитетом . Больные раком, получающие химиотерапию, больные СПИДом и пациенты, перенесшие трансплантацию органов, подвержены высокому риску проявления признаков инфекции. [ необходима цитата ] .
Недавние достижения в технологиях секвенирования показали, что вирус хроматинизируется во время латентности. Также было показано, что кодируемая вирусом микроРНК манипулирует и взаимодействует не только с мРНК хозяина, но и дерегулирует длинную некодирующую РНК хозяина (lncRNA). [24] Совсем недавно, кольцевые РНК (circRNA) были обнаружены как у EBV, так и у KSHV [25] [26] [27]
Считается, что заражение этим вирусом происходит на всю жизнь, но здоровая иммунная система будет держать вирус под контролем. У многих людей, инфицированных KSHV, никогда не проявятся никакие симптомы. Саркома Капоши возникает, когда у человека, инфицированного KSHV, ослабевает иммунитет из-за СПИДа, лечения или, очень редко, старения.
KSHV является известным возбудителем четырех заболеваний: [4] [28]
В 1970-х годах глобальный уровень распространенности HHV-8 составлял от 2 до 10%. [29] Серопревалентность HHV-8 значительно варьируется в зависимости от географического положения, а уровень инфицирования в странах Северной Европы, Юго-Восточной Азии и Карибского бассейна составляет от 2 до 4%, [30] в странах Средиземноморья — приблизительно 10%, а в странах Африки к югу от Сахары — приблизительно 40%. [31] В Южной Америке уровень инфицирования в целом низкий, но высок среди индейцев . [32] Даже в пределах отдельных стран можно наблюдать значительные различия в разных регионах: уровень инфицирования составляет около 19,2% в Синьцзяне по сравнению с примерно 9,5% в Хубэе , Китай. [33] Хотя было показано, что серопревалентность постоянно увеличивается с возрастом линейно, [33] [34] [35] [36] в странах с высоким уровнем инфицирования может наблюдаться более высокий уровень серопревалентности в более молодых возрастных группах. [37] Уровень образования показал обратную корреляцию с показателями инфицирования. [34] [35] Люди, инфицированные ВИЧ-1 или генитальными бородавками, как правило, более склонны к сопутствующему инфицированию вирусом герпеса человека 8-го типа. [31] [33] [38]
В странах с низкой серопозитивностью HHV-8 в основном ограничен пациентами со СПИДом и саркомой Капоши. [39] В странах с высокой серопозитивностью заражение часто встречается в детстве, [40] что указывает на вероятную передачу от матери ребенку через слюну. [41] [42] В исследовании, проведенном в Замбии , все дети с саркомой Капоши имели матерей, которые были положительными на HHV-8, тогда как не все дети, матери которых были больны саркомой Капоши, были положительными на HHV-8. [43] В другом исследовании, проведенном в Замбии, 13,8% детей были серопозитивными на HHV-8 к 4 годам. [44] Серопозитивность не была показана существенно в зависимости от пола или семейного положения. [36]
Самый последний общий предок этого вируса в Средиземноморье, Иране и Синьцзяне, Китай, по оценкам, эволюционировал 29 872 года (95% самая высокая плотность вероятности 26 851–32 760 лет) назад. [45] Самый последний общий предок для вирусов, изолированных в Синьцзяне, был 2037 лет (95% самая высокая плотность вероятности 1843–2229 лет) назад. Учитывая исторические связи между Средиземноморьем и Синьцзяном в римский период, кажется вероятным, что этот вирус был завезен в Синьцзян по Шелковому пути . Скорость мутации была оценена как 3,44 × 10 −6 замен на сайт в год (95% наивысшая плотность вероятности)2,2 × 10 −6 до4,71 × 10−6 ). Однако глобальное распределение различных генотипов KSHV и потенциальный путь передачи требуют дальнейших исследований. [ необходима ссылка ]
Типирование изолятов основано на вариабельном мембранном белке K1. Выделяют шесть типов (A–F). [46]
Поскольку лица, инфицированные KSHV, будут передавать вирус бессимптомно, половым партнерам следует проявлять осторожность при незащищенном сексе и действиях, при которых во время половой активности может происходить обмен слюной. Благоразумный совет — использовать презервативы при необходимости и избегать глубоких поцелуев с партнерами, у которых могут быть инфекции KSHV.
Саркома Капоши обычно является локализованной опухолью, которую можно лечить либо хирургическим путем, либо с помощью местного облучения. Химиотерапия с такими препаратами, как липосомальные антрациклины или паклитаксел , может использоваться, особенно при инвазивном заболевании. Противовирусные препараты, такие как ганцикловир , которые нацелены на репликацию вирусов герпеса, таких как KSHV, использовались для успешного предотвращения развития саркомы Капоши, [47] хотя после развития опухоли эти препараты малоэффективны или бесполезны. Для пациентов со СПИД-СК наиболее эффективной терапией является высокоактивная антиретровирусная терапия для снижения ВИЧ-инфекции. [48] У пациентов со СПИДом, получающих адекватное лечение против ВИЧ, может наблюдаться снижение частоты возникновения саркомы Капоши до 90%.
Хотя KSHV влияет на иммунную систему хозяина, существует достаточно шансов для клинического вмешательства, чтобы восстановить это изменение. Одной из проблем является сверхэкспрессия ингибирующего иммунный ответ клетки-мишени. При длительной стимуляции воспаления клетка-мишень становится неспособной реагировать, что приводит к истощению фенотипа. Активационная иммунотерапия может оживить и усилить функцию иммунных клеток. По сравнению с другими иммунотерапиями, терапия, нацеленная на антипрограммируемый белок клеточной смерти 1 ( PD-1 )/программируемый лиганд смерти 1 ( PD-L1 ), имела большой успех. Из-за инфекции KSHV моноциты увеличивают экспрессию PD-1, который является ингибиторной молекулой, и вызывают иммунный уход во многих типах опухолей. Высокая экспрессия PD-1 наблюдается в NK-клетках у пациентов с KS-HIV и вызывает истощение фенотипа. Антитело к PD-1 ( ниволумаб или пембролизумаб ) продемонстрировало значительный противоопухолевый эффект. Ниволумаб в настоящее время находится на стадии I клинического испытания, а пембролизумаб продемонстрировал свою функцию в лечении пациентов с ВИЧ и СК в фазе I и находится в фазе II испытания для лечения. 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 увеличивать уничтожение Т-клеток CD8+. [49]
KSHV кодирует ~90 генов и несколько некодирующих РНК, таких как микроРНК. [50] Гены «ORF» названы на основе положения в геноме гомологичных генов в первом описанном радиновирусе, герпесвирусе саймири. Гены «K» уникальны для KSHV, некоторые гены KSHV имеют хорошо охарактеризованные функции, в то время как другие остаются не охарактеризованными. [ необходима 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 ответы на IFN типа I
ORF16 – против Bcl2
ORF18, ORF24, ORF30, ORF31, ORF34, ORF66 – вирусные факторы транскрипции, необходимые для экспрессии поздних генов
ORF21 – vTK – тимидинкиназа
ORF22 – gH – гликопротеин оболочки, участвующий в проникновении вируса
ORF23 – не охарактеризован
ORF25, ORF26 и ORF65 – капсидные белки
ORF33 – участвует в формировании вирусных частиц
ORF34 – неясная функция
ORF35 – неясная функция, мутант не экспрессирует ранние вирусные гены
ORF36 – vPK – вирусная протеинкиназа с множественными ролями в цикле репликации
ORF37 – SOX – белок двойной функции – активность ДНКазы, необходимая для упаковки генома, а активность РНКазы регулирует экспрессию генов хозяина
ORF38 – участвует в формировании вирусных частиц
ORF39 – gM – оболочечный гликопротеин
ORF40 и ORF41 – геликаза и праймаза – репликация ДНК
ORF42 – не охарактеризован
ORF45 – белок тегумента , связывает и предотвращает дефосфорилирование p90 рибосомальных S6 киназ (RSK) и ERK для модуляции сигнального пути ERK/RSK MAPK
ORF47 – gL – гликопротеин оболочки, участвующий в проникновении вируса
ORF49 – может быть необходим для экспрессии вирусных генов
ORF50 – RTA, активатор репликации и транскрипции – основной фактор транскрипции, управляющий литической реактивацией KSHV
ORF52 – KicGAS – белок тегумента , необходимый для формирования вирионов и ингибирования считывания ДНК cGAS
ORF53 – gN – оболочечный гликопротеин
ORF55 – не охарактеризован
ORF57 – MTA – регулирует стабильность РНК, экспорт и трансляцию вирусных генов
ORF59 – PF–8 – фактор процессивности полимеразы, вспомогательная субъединица вирусной ДНК-полимеразы
ORF67 и ORF69 – ядерный выход
ORF70 – тимидилатсинтаза
ORF72 – v Циклин
ORF73 – LANA , ассоциированный с латентностью ядерный антиген – связывает геном с хромосомой во время латентности, также регулирует экспрессию генов хозяина. Цитоплазматическая форма LANA может ингибировать активацию иммунных реакций.
ORF74 – vGPCR
ORF75 – ФГАРАТ
PAN, полиаденилированная ядерная РНК – некодирующие линейные и кольцевые РНК
miRNA (mirKs) – вирусные микроРНК, экспрессируемые в латентном состоянии для регуляции пролиферации и гибели клеток.
K1 – участвует в онкогенезе
K2 – гомолог интерлейкина 6 , Q2HRC7
K3 и K5 – убиквитин E3 лигазы – регулируют презентацию антигена
K4 – vCCL2 – хемокин
K4.1 – vCCL3 – хемокин
K8 – транскрипционный репрессор – модулирует хроматин
K8.1 – оболочечный гликопротеин
K9 – v IRF 1, вирусный фактор регуляции интерферона 1
K10 – v IRF 4. Из этого локуса также образуется кольцевая РНК ( circRNA ) .
K10.5 – v IRF 3 (первоначально обозначенный как LANA2), экспрессируется во время латентного периода в клеточных линиях PEL, но также является настоящим литическим фактором, как и все vIRF. [51]
К11 – в ИРФ 2
К12 – капозин
K13 – v ФЛИП