Вирус лейкемии обезьян-гиббонов | |
---|---|
Классификация вирусов | |
(без рейтинга): | Вирус |
Область : | Рибовирус |
Королевство: | Параннавиры |
Тип: | Artverviricota |
Сорт: | Ревтравирицеты |
Заказ: | Ortervirales |
Семья: | Ретровирусы |
Род: | Гаммаретровирус |
Разновидность: | Вирус лейкемии обезьян-гиббонов |
Синонимы | |
|
Вирус лейкемии обезьян-гиббонов ( GaLV ) — онкогенный ретровирус типа C, который был выделен из опухолей приматов , включая белоруких гиббонов и шерстистых обезьян . [1] Вирус был идентифицирован как этиологический агент кроветворных опухолей, лейкемии и иммунодефицита у гиббонов в 1971 году во время эпидемии конца 1960-х и начала 1970-х годов. Эпидемиологические исследования происхождения GaLV разработали две гипотезы возникновения вируса. Они включают в себя межвидовую передачу ретровируса, присутствующего у видов восточноазиатских грызунов или летучих мышей, и инокуляцию или переливание крови вируса, связанного с MbRV, в популяции отловленных гиббонов, размещенных в медицинских научно-исследовательских учреждениях. [2] Впоследствии вирус был идентифицирован в популяциях гиббонов, содержащихся в неволе в Таиланде, США и на Бермудских островах. [3]
GaLV передается горизонтально через контакт с продуктами выделения инфицированных гиббонов. [4] Однако также предполагается, что он передается вертикально через передачу от родителя к потомству. [5] Филогенетический анализ выявил 7 штаммов GaLV: GaLV-SF, GaLV-SEATO, GaLV-BR, GALV-X, GaLV-Mar, GaLV-H и SSV, которые появились в результате селекционного давления со стороны иммунной системы хозяина. [3] Недавно были опубликованы полные геномные последовательности этих штаммов, что расширяет возможности использования GaLV в качестве вирусного вектора при переносе генов . [6]
Случаи злокачественных лимфом и лейкемии не были описаны у гиббонов до 1960-х годов, когда было зарегистрировано несколько случаев гематопоэтической неоплазии в одной колонии белоруких гиббонов, размещенных в исследовательском центре SEATO в Бангкоке, Таиланд. [7] В 1971 году филогенетический анализ ретровируса, вызывающего лейкемию, привел к идентификации GaLV-SEATO, опубликованной в De Paoli et al. (1971). [3] После этого открытия было идентифицировано пять других штаммов GaLV у животных, чьи ассоциированные неопластические синдромы были зарегистрированы исключительно в популяциях гиббонов в неволе, в том числе:
Эти штаммы демонстрируют высокое генетическое сходство, продемонстрированное с помощью секвенирования ДНК, которое выявляет приблизительно 90% идентичности последовательностей и более 93% идентичности аминокислотного генома между штаммами GaLV. Различия между этими штаммами происходят в гене env , с дивергенцией в диапазоне от 85% до 99%. [4]
Открытие заразного онкогенного гаммаретровируса у приматов-человекообразных стимулировало множество исследований патогенеза GaLV и его происхождения, включая промежуточного хозяина вируса, который в настоящее время оспаривается. [2] Первоначально вирусологи предположили, что GaLV был связан с вирусом лейкемии мышей (MLV), обнаруженным у грызунов Юго-Восточной Азии. Эндогенные ретровирусы с похожей гомологией: McERV, обнаруженный у Mus caroli , и эндогенный вирус Mus dunni (MDEV), выделенный у земляной мыши (Lieber et al. 1975, Callahan et al. 1979). Кроме того, эта гипотеза была основана на результатах, полученных с помощью серологических методов низкого разрешения и методов гомологии ДНК. [3] Таким образом, настоящий филогенетический анализ провирусных последовательностей GALV-SEATO и MLV показывает 68–69% сходства для pol и 55% сходства для env, что указывает на ограниченное сходство последовательностей. [3] Таким образом, не опубликовано ни одной провирусной последовательности от хозяев-грызунов, которая имела бы достаточно высокую степень идентичности последовательности с GALV, чтобы подтвердить, что промежуточный хозяин-грызун является предшественником GaLV. [2]
Альтернативная гипотеза основана на высоком сходстве последовательностей GaLV-SEATO и ретровируса Melomys Burtoni (MbRV), выделенного из вида грызунов из Папуа-Новой Гвинеи. Иммунологический анализ подчеркивает, что MbRV имеет 93% гомологии последовательностей с GaLV-SEATO, что значительно выше, чем у McERV и MDEV. [2] Однако из-за отсутствия географического совпадения луговых меломисов в Папуа-Новой Гвинее и Таиланде MbRV изначально считался неподходящим в качестве промежуточного хозяина GaLV. [11] Однако в 2016 году Mammal Review опубликовал статью «Является ли вирус лейкемии обезьян-гиббонов все еще угрозой?», в которой была предложена обоснованная гипотеза о распространении MbRV из Папуа-Новой Гвинеи в Таиланд путем обнародования отчетов об объектах SEATO и обзора географического перемещения гиббонов в 1960-х и 1970-х годах. [3] Отчет объекта SEATO продемонстрировал, что гиббонам часто прививали биоматериал от людей, грызунов Юго-Восточной Азии и других гиббонов для патогенетического изучения заболеваний человека, включая малярию и лихорадку денге . Поэтому предполагается, что образцы крови и тканей, используемые в SEATO, были загрязнены вирусом, связанным с MbRV, и позднее введены в подопытных гиббонов через переливание крови или инокуляцию , что привело к развитию GaLV у двух гиббонов (S-76 и S-77). [3]
Последняя гипотеза основана на сходстве последовательностей GaLV и ретровирусов, присутствующих у видов летучих мышей Юго-Восточной Азии. [12] Мобильные виды летучих мышей являются потенциальными промежуточными хозяевами GALV, поскольку они могут быстро распространяться по большим географическим территориям и также связаны с несколькими зоонозными заболеваниями. [13]
GaLV принадлежит к семейству ретровирусов, которое использует фермент, называемый обратной транскриптазой, для репликации вируса. Ретровирусы имеют одноцепочечные геномы (ssRNA), которые подвергаются обратной транскрипции для формирования двухцепочечной ДНК (dsNDA) перед провирусной интеграцией в геном клетки-хозяина. Цикл репликации GaLV происходит следующим образом:
Исследование, опубликованное в журнале Retroviruses and Insights into Cancer Journal, подчеркивает потенциал вирусной резистентности у обезьян-гиббонов из-за частичной провирусной транскрипции неповрежденного гена оболочки. Экспрессия гена оболочки GaLV была обнаружена у бессимптомного гиббона, несмотря на длительное воздействие другого высоковиремичного гиббона. Таким образом, экспрессия оболочки GaLV в отсутствие репликативно-компетентного GaLV могла сделать животное устойчивым к инфекции GaLV. [16] Кроме того, антитела против ретровируса были обнаружены у гиббонов без признаков заболевания, что предполагает естественную иммунологическую резистентность к GaLV. [17]
GaLV — это экзогенный вирус, который горизонтально передается через контакт с биоматериалами, зараженными GaLV, такими как моча и фекалии. [18] Это подтверждается в ходе гибридизационного анализа, который показал отсутствие провирусного генома у неинфицированных гиббонов. Кроме того, экспериментальные исследования, проведенные в Лаборатории сравнительной онкологии, демонстрируют « горизонтальную передачу GaLV у 14-месячного неинфицированного гиббона, который заразился GaLV в течение шести недель после контакта с виремичными особями». Кроме того, GaLV также передается пренатально через передачу от родителя к потомству in utero , при этом у потомства обнаруживается большое количество провирусной ДНК в отличие от постнатальной передачи. [5]
Состояния, связанные с GALV, включают неопластические синдромы, приводящие к восприимчивым вторичным и часто смертельным заболеваниям, включая: злокачественную лимфому, лимфобластный лейкоз, остеопороз и гранулоцитарный лейкоз. В случаях гранулоцитарного лейкоза повышенное количество гранулоцитов в периферической крови инфильтрировало костный мозг и лимфатические узлы печени , вызывая зеленоватый оттенок ( хлороз ) в этих тканях. [17] Патологическое исследование, опубликованное Каваками и др. в 1980 году, определяет развитие хронического гранулоцитарного лейкоза у молодых гиббонов, инфицированных GaLV, после латентных периодов в 5–11 месяцев. Кроме того, введение GaLV 14-месячным гиббонам продемонстрировало выработку нейтрализующих антител, которые позволили особям оставаться бессимптомными и свободными от гемопоэтических заболеваний, тем самым демонстрируя иммунный ответ хозяина на инфекцию GaLV. [8]
KoRV принадлежит к роду гаммаретровирусов и тесно связан с GaLV с 80% нуклеотидным сходством. [19] Ретровирус выделяется из лимфом и лейкемии, присутствующих в инфицированных популяциях коал, содержащихся в неволе и живущих на свободе в Австралазии. [20] Соответственно, исследование, опубликованное в журнале вирусологии « Молекулярная динамика и способ передачи ретровируса коал, поскольку он проникает и распространяется через популяцию диких коал Квинсленда», подчеркивает, что 80% коал, у которых развилась неоплазия, также были положительными по KoRV-B, тем самым связывая широко распространенную инфекцию лейкемии и лимфомы с KoRV. В настоящее время KoRV является единственным ретровирусом, который вызывает инфекции зародышевой линии , и поэтому дает ученым возможность понять процессы, регулирующие эндогенизацию ретровируса. [21]
Было идентифицировано 9 подтипов KoRV, основными штаммами которых являются: KoRV-A, KoRV-B и KoRV-J, который вызывает иммодуляцию, приводящую к неопластическим синдромам и хламидиозу. Более того, исследование продемонстрировало заболевания, связанные с KoRV-B, включая: развитую абдоминальную лимфому, неспецифическое пролиферативное/костномозговое состояние, остеохондрому и мезотелиому . [22] Nature Тарлингтона и коллег предоставляет эпидемиологические доказательства того, что инфекции зародышевой линии присутствуют в популяциях, обнаруженных в Квинсленде, однако у некоторых людей в Южной Австралии отсутствует провирус, что позволяет предположить, что ретровирусная эндогенизация началась в Северной Австралии между последними 100 и 200 годами. [21] Патологическое исследование эндогенизирующей интеграции KoRV-A в геном хозяина имеет важное значение для разработки терапевтической вакцины, которая снижает уровень заболеваемости на 3% в год. [23] [22]
FeLV — онкогенный гаммаретровирус, принадлежащий к подсемейству orthoretrovirinae и семейству retroviridae . [24] Впервые обнаружен в 1964 году у кошек с лимфосаркомой. FeLV идентифицирован как инфекционный агент, вызывающий иммуномодуляцию в костном мозге и иммунной системе, что делает инфицированных кошек восприимчивыми к различным вторичным и оппортунистическим инфекциям. [25] Сопутствующие заболевания FeLV включают: лимфому, нерегенеративные анемии и дегенеративное заболевание тимуса. [26] В настоящее время распространенность FeLV снизилась с 1970-х и 1980-х годов из-за ветеринарных вмешательств, вакцинации, протоколов биобезопасности и карантина или эвтаназии инфицированных животных. [27] Точные процедуры анализа крови, вращающиеся вокруг обнаружения FeLV P27, позволяют диагностировать двумя методами; Иммуноферментный анализ ( ИФА ), который определяет наличие свободных частиц FeLV, обнаруженных в кровотоке, и непрямой иммунофлуоресцентный анализ антител (ИФА), который определяет наличие ретровирусных частиц в лейкоцитах. [28]
FeLV горизонтально и вертикально передается через биоматериалы: слюну, кровь, грудное молоко, мочу и фекалии. Кроме того, передача может также происходить постнатально или пренатально в отношениях родитель-потомок. Потенциал паразитических блох как вирусного вектора для FeLV был выявлен в 2003 году, что подтвердило горизонтальную передачу FeLV без тесного контакта с инфицированными особями. [29] Кроме того, три штамма FeLV - это A, B, C. FeLV-A - наименее патогенный штамм, который передается в природе, особенно среди невакцинированных животных. [30] Напротив, FeLV-B возникает путем рекомбинации экзогенного FeLV-A с эндогенными последовательностями (enFeLV), в то время как ограниченные исследования происхождения FeLV-C склоняются к рекомбинации / или мутации. [31]
PERV был впервые описан в 1970 году, принадлежа к роду гаммаретровирусов, подсемейству Orthoretrovirinae и семейству Retroviridae. [32] PERV подразделяется на три репликативно-компетентных подтипа: PERV-A, PERV-B и PERV-C. PERV-A и PERV-B являются политропными вирусами, которые способны инфицировать людей и клетки свиней, тогда как PERV-C является экотропным вирусом, который поражает только клетки свиней . [33] Межвидовая передача PERV в клетках человека была продемонстрирована in vitro, что вызывает опасения относительно ксенотрансплантации клеток, тканей и органов свиньи. [33] Однако диагностика PERV in vivo не проводилась у: реципиентов нервных клеток свиньи или кожных трансплантатов, пациентов с ксенотрансплантатами печени или поджелудочной железы на основе свиньи и мясников, контактирующих со свиной тканью. [32]
Белок оболочки GaLV имеет биомедицинское значение из-за его полезности в качестве вирусного вектора в генной терапии рака и переносе генов . [20] Ретровирусные векторы используются в генной терапии ex vivo , которая включает модификацию клеток in vitro для замены генов, которые кодируют дисфункциональные белки. Вставленный ген подвергается транскрипции и трансляции в ядре и рибосоме клетки-хозяина, производя «нормальные» секретируемые белки. [34] Самые ранние ретровирусные векторы были основаны на вирусе лейкемии мышей Молони (MMLV), который при псевдотипировании с белком оболочки GaLV позволял переносить гены в различные клетки-хозяева. [35] Кроме того, разработка «гибридной мышиной амфотропной вирусной оболочки с внеклеточными доменами GALV также помогает увеличить скорость инфицирования клеток внутри хозяина во время генной терапии». [36] [37]
Перенос генов зависит от взаимосвязи между экспрессией рецепторов и эффективностью трансдукции. Человеческие Т-лимфоциты имеют два поверхностных рецептора (GLVR-1 и GLVR-2), которые обнаруживают присутствие GaLV. Кроме того, Лам и др. доказали, что экспрессия GLVR -1 в 8 раз выше, чем GLVR-2, что показывает, что методы переноса генов человеческих Т-лимфоцитов должны использовать белок оболочки GaLV, который связывается с поверхностным рецептором GLVR-1. [38] Однако, поскольку гаммаретровирусы не способны инфицировать неделящиеся клетки, полезность белка оболочки GaLV в переносе генов вытесняется лентивирусными векторами. [35]