42 Â

WIAT

N

AUKI

Wrzesieƒ 1998

N

aukowcy poznali wirusa ludz-
kiego niedoboru odpornoÊci –
HIV wywo∏ujàcego AIDS lepiej

ni˝ jakiegokolwiek innego. Niemniej po-
szukiwania szczepionki, która zdo∏a∏aby
uchroniç nas przed rozwojem choroby,
pozostajà dzisiaj takim samym wyzwa-
niem jak w dniu, kiedy po raz pierwszy
wykryto HIV. Problem polega na tym,
˝e w odró˝nieniu od reakcji organizmu
na wi´kszoÊç ostrych zaka˝eƒ wiruso-
wych odpowiedê immunologiczna nie
powoduje zniszczenia HIV. Utrudnia to
badaczom zorientowanie si´, jaki typ od-
pornoÊci powinna pobudzaç skuteczna
szczepionka.

JednoczeÊnie naukowcy muszà byç

niezwykle ostro˝ni, stosujàc szczepionki,
które sta∏y si´ standardowym zabezpie-
czeniem przeciw innym chorobom za-

POKONAå AIDS

kaênym, na przyk∏ad majàce w swoim
sk∏adzie ca∏e zabite wirusy lub ich ˝ywe
atenuowane (os∏abione) formy. JeÊli tak
przygotowane szczepionki zawierajàce
HIV wywo∏ywa∏yby chorob´, nast´pstwa
ich stosowania mog∏yby si´ okazaç tra-
giczne. Konstruktorzy szczepionek mu-
szà wi´c poszukiwaç alternatywnych me-
tod uodpornienia ludzi na HIV.

Szczepionki chronià organizm, po-

budzajàc uk∏ad odpornoÊciowy do
rozpoznawania czynników wywo-
∏ujàcych chorob´, gdy wniknà
one do ustroju. W przypadku
HIV skuteczne szczepionki po-
winny spowodowaç eliminacj´

wirusa i szybkie zniszczenie ka˝dej ko-
mórki, która uleg∏a zaka˝eniu.

Wi´kszoÊç z nich aktywuje tzw. hu-

moralnà odpowiedê immunologicznà,
stymulujàc produkcj´ ochronnych prze-
ciwcia∏ (immunoglobulin) – czàsteczek,
które przy∏àczajà si´ do wolnych wiru-

Szczepionki przeciw HIV:

nadzieje i wyzwania

David Baltimore i Carole Heilman

Nie opracowano dotàd skutecznej szczepionki przeciw HIV.
TrudnoÊç polega na tym, ˝e w odró˝nieniu od innych szczepionek
przeciwwirusowych ta musi pobudziç do walki ca∏y uk∏ad odpornoÊciowy

HIV

a

b

c

d

e

o

k

i

j

MAKROFAG LUB INNA KOMÓRKA

PREZENTUJÑCA ANTYGEN

MAKROFAG

ZAKA˚ONY HIV

LIMFOCYT T CD8

LIMFOCYT T CD4

LIMFOCYT B

CYTOKINY

Â

WIAT

N

AUKI

Wrzesieƒ 1998 43

sów (krà˝àcych w Êrodowisku poza ko-
mórkami) i znaczà je, przyczyniajàc si´
w ten sposób do ich zniszczenia. Prze-
ciwcia∏a rozpoznajà okreÊlonà cz´Êç
czynnika zakaênego i wià˝à si´ z nià.
Struktura ta, nazywana antygenem, jest
najcz´Êciej fragmentem bia∏ka wyst´pu-
jàcym na powierzchni wirusa.

Obce antygeny na powierzchni wni-

kajàcych do organizmu lub zawartych
w szczepionce wirusów aktywujà dwa
rodzaje krwinek bia∏ych zaanga˝owa-
nych w powstawanie immunoglobulin.
Po kontakcie z antygenem komórki zwa-
ne limfocytami B dojrzewajà i rozpoczy-
najà produkcj´ tych czàsteczek. Dodatko-
wo pomocnicze limfocyty T (nazywane
tak˝e limfocytami T CD4) pobudzajà
limfocyty B do wytwarzania wi´kszej
liczby przeciwcia∏ lub u∏atwiajà tym ko-

mórkom przekszta∏canie si´ w tzw. lim-
focyty pami´ci, które nie produkujà ju˝
przeciwcia∏, ale sà zdolne do natych-
miastowej odpowiedzi podczas powtór-
nego kontaktu z antygenem. Po poda-
niu szczepionki d∏ugotrwa∏a produk-
cja niewielkiej liczby przeciwcia∏ i obec-
noÊç d∏ugowiecznych komórek pami´-
ci pozwala organizmowi na szybkà obro-
n´ w przypadku ponownego kontaktu
z wirusem.

Nie wynaleziono jeszcze szczepionek,

które specyficznie stymulowa∏yby ko-
mórkowà odpowiedê immunologicznà.
Wielu naukowców zajmujàcych si´ AIDS
pracuje w∏aÊnie nad tym zagadnieniem,
poniewa˝ jak dotàd szczepionki majàce

pobudzaç produkcj´ immunoglobulin
przeciw HIV nie wywo∏ujà odpowiedzi
immunologicznej przeciw szczepom wi-
rusa powszechnie wyst´pujàcym u za-
ka˝onych osób.

W odpowiedzi immunologicznej ty-

pu komórkowego aktywowane sà leu-
kocyty, zwane cytotoksycznymi limfo-
cytami T (limfocytami T CD8), które
proliferujà i krà˝à we krwi i w innych
tkankach, poszukujàc komórek zaka˝o-
nych wirusem w celu ich eliminacji. Nie-
które z nich przekszta∏cajà si´ w limfo-
cyty pami´ci gotowe do natychmiasto-
wego dzia∏ania podczas powtórnego ze-
tkni´cia si´ z patogenem. W odró˝nie-
niu od przeciwcia∏ cytotoksyczne lim-

HIV POBUDZA dwa typy odpowiedzi immunologicznej. W odpowie-
dzi humoralnej (u góry) makrofag lub pokrewna mu komórka niszczy
czàsteczki wirusa (a–c) i prezentuje jego fragmenty (antygeny) krwin-
kom bia∏ym noszàcym nazw´ CD4 lub pomocniczych limfocytów T (d).
W rezultacie komórki te uwalniajà cytokiny – czàsteczki (e) powodujàce
dojrzewanie limfocytów B (f) i produkcj´ przeciwcia∏ (g), które ∏àczàc si´
z wirusem, u∏atwiajà jego rozpoznanie i zniszczenie (h). Odpowiedê ko-
mórkowa (na dole) rozpoczyna si´ po tym, gdy zaka˝one HIV makrofa-
gi prezentujà na swojej powierzchni czàsteczki wirusa rozpoznane nast´p-
nie przez limfocyty CD8, tzw. cytotoksyczne limfocyty T (i–j). Limfocyty
T pomocnicze pobudzajà limfocyty T cytotoksyczne do niszczenia innych
komórek zaka˝onych HIV (k–m). Niektóre limfocyty B i T przekszta∏ca-
jà si´ w d∏ugowieczne limfocyty pami´ci (n–o), które reagujà natychmiast
w przypadku ponownego kontaktu z wirusem. Skuteczna szczepionka
przeciw HIV mo˝e wymagaç pobudzenia zarówno humoralnej, jak i ko-
mórkowej odpowiedzi immunologicznej.

TOMO NARASHIMA

n

f

g

h

m

l

LIMFOCYT B

PAMI¢CI

AKTYWOWANY LIMFOCYT B

PRZECIWCIA¸A

KOMÓRKA ZAKA˚ONA HIV

UCZULONY LIMFOCYT T CD8

LIMFOCYT

T CD8 PAMI¢CI

NISZCZONY

WIRUS

ZABITA

ZAKA˚ONA

KOMÓRKA

focyty T rozpoznajà raczej zaka˝one ko-
mórki, a nie same mikroorganizmy. Po-
dobnie jak limfocyty B w humoralnej
odpowiedzi immunologicznej równie˝
cytotoksyczne limfocyty T sà cz´Êciowo
aktywowane przez sygna∏y pochodzà-
ce od pomocniczych limfocytów T. Na
d∏u˝szà met´ najbardziej skutecznymi
szczepionkami przeciw HIV mogà byç
te, które wywo∏ywa∏yby jednoczeÊnie
humoralnà i komórkowà odpowiedê
immunologicznà, maksymalnie pobu-
dzajàc produkcj´ przeciwcia∏ i aktywu-
jàc cytotoksyczne limfocyty T.

Wysi∏ki zmierzajàce do opracowania

szczepionki przeciw HIV mogàcej przy-
nieÊç takie efekty utrudnia brak podsta-
wowej wiedzy na temat funkcjonowania
uk∏adu odpornoÊciowego. Zanim na-
ukowcy nauczà si´, jak pobudzaç orga-
nizm do wytwarzania i utrzymywania
limfocytów pami´ci i cytotoksycznych
limfocytów T, b´dà musieli opracowy-
waç szczepionki przeciw HIV metodà
prób i b∏´dów w nadziei, ˝e natrafià
w koƒcu na skuteczne rozwiàzanie.

Zastosowanie przeciwcia∏

Szczepionki, które pobudzajà produk-

cj´ przeciwcia∏ ochronnych, okaza∏y si´
skuteczne w zwalczaniu takich chorób,
jak parali˝ dzieci´cy (polio, inaczej
choroba Heinego-Medina), odra i gry-
pa. Obecnie najintensywniej badane
kandydatki na szczepionki przeciw HIV
zawierajà fragment bia∏ka otoczki
wirusa (envelope protein – Env), tj. czà-
steczki okrywajàcej jego powierzchni´.
Poniewa˝ wirus u˝ywa Env jako swe-
go rodzaju klucza u∏atwiajàcego mu
wnikni´cie do ludzkich komórek – wy-

twarzanie immunoglobulin, które przy-
∏àczajà si´ do tego bia∏ka, powinno za-
pobiec wiàzaniu si´ HIV z komórkami
i ich zaka˝aniu.

Bia∏ko Env, zwane tak˝e gp 160, sk∏a-

da si´ z dwóch podjednostek: gp 120 –
glikoproteiny, która wystaje poza b∏o-
n´ wirusa i ∏àczy si´ z receptorami na
powierzchni ludzkich limfocytów T, i
gp 41 – niewielkiego bia∏ka kotwiczà-
cego gp 120 w b∏onie wirusa. Gp 120 i
gp 160 by∏y badane u ochotników jako
potencjalne szczepionki przeciw HIV.

W próbach klinicznych bia∏ka te wy-

wo∏ywa∏y produkcj´ przeciwcia∏, co da-
wa∏o nadziej´, ˝e mogà stanowiç pod-
stawowy sk∏adnik skutecznej szcze-
pionki przeciw HIV. Co wi´cej, powsta-
∏e przeciwcia∏a efektywnie neutralizo-
wa∏y (unieczynnia∏y) ˝ywego wirusa
w probówce (in vitro), blokujàc jego
zdolnoÊç do zaka˝ania ludzkich limfo-
cytów w hodowli.

Niestety, immunoglobuliny rozpo-

znawa∏y tylko szczepy HIV podobne do
zawartych w szczepionce. Bia∏ka gp 120
i gp 160 izolowane by∏y z wirusów na-
mna˝anych w warunkach laboratoryj-
nych. Przeciwcia∏a powsta∏e przeciw
bia∏kom z takich laboratoryjnie zaadap-
towanych szczepów nie unieczynnia∏y
HIV izolowanego od chorych (dzikiego
szczepu wirusa); mikroorganizmy te na-
dal by∏y zdolne zakaziç ludzkie komór-
ki w hodowli.

Dlaczego przeciwcia∏a nie neutrali-

zowa∏y HIV bezpoÊrednio izolowane-
go od chorych? Struktura przestrzenna
(konformacja) Env obserwowana w
szczepach wirusa hodowanych labora-
toryjnie wydaje si´ luêniejsza ni˝ ciasno
zwini´ta czàsteczka tego bia∏ka w dzi-

kich szczepach HIV. Przeciwcia∏a prze-
ciw laboratoryjnym wirusom mogà roz-
poznawaç fragmenty Env, które nie sà
eksponowane na powierzchni dzikich
szczepów HIV prawdopodobnie dlate-
go, ˝e sà ukryte wewnàtrz bardziej zwi-
ni´tych ∏aƒcuchów bia∏ka. Oznacza to,
˝e immunoglobuliny nie mogà „wi-
dzieç” swoich miejsc docelowych na po-
wierzchni wirusów izolowanych od
chorych.

Obecnie naukowcy przygotowujà

szczepionki zawierajàce bia∏ka otoczko-
we dzikich szczepów HIV. Takie prepa-
raty zawiera∏yby Env o strukturze prze-
strzennej wyst´pujàcej u zaka˝onych
osób. Mimo to nawet takie szczepionki
mogà okazaç si´ nieskuteczne. Bia∏ko
Env wirusów izolowanych od chorych
mo˝e byç bardzo ciasno upakowane
i ukryte pod czàsteczkami cukrów. W re-
zultacie limfocyty B prawdopodobnie
by∏yby niezdolne do wykrycia wielu za-
wartych w nim antygenów i produko-
wa∏yby tylko kilka typów przeciwcia∏.
Takie wyniki potwierdzajà obserwacj´,
˝e ludzie zaka˝eni HIV zazwyczaj wy-
twarzajà niewielkie spektrum immuno-
globulin reagujàcych z powierzchnio-
wymi strukturami wirusa.

Kiedy bia∏ko Env wià˝e si´ z komór-

kà, zmienia swój kszta∏t. Szczepionka
imitujàca struktur´ przestrzennà przy-
bieranà przez gp 120 po przy∏àczeniu
si´ do receptorów na powierzchni ko-
mórki docelowej mo˝e byç najbardziej
skuteczna w pobudzaniu produkcji
przeciwcia∏ zdolnych zablokowaç HIV
pochodzàcy z zaka˝onych komórek
ludzkich.

Osoby, które nie wykazywa∏y objawów

choroby, pomimo ˝e stwierdzono u nich

44 Â

WIAT

N

AUKI

Wrzesieƒ 1998

CZYSTE BIA¸KO ENV izolowane z wirusa hodowanego w warunkach laboratoryjnych badano jako szczepionk´. Pobudza∏o ono limfo-
cyty B do produkcji przeciwcia∏, które swoiÊcie rozpoznawa∏y Env (z lewej). Przeciwcia∏a te uniemo˝liwia∏y laboratoryjnemu HIV zaka-
˝enie komórek w hodowli (a), prawdopodobnie blokujàc wiàzanie si´ wirusa z receptorami na powierzchni komórki lub wzmagajàc je-
go eliminacj´. Niestety, powsta∏e immunoglobuliny nie chroni∏y przed zaka˝eniem wirusem izolowanym bezpoÊrednio od chorych (b).

HIV

IZOLOWANY

OD CHOREGO

BIA¸KO ENV WYIZOLOWANE

Z LABORATORYJNEGO HIV

LIMFOCYT B

KOMÓRKA

KORECEPTOR

CD4

LABORATORYJNY

HIV

PRZECIWCIA¸A
UNIEMO˚LIWIAJÑ HIV
ZAKA˚ENIE KOMÓRKI

NIESKUTECZNE
PRZECIWCIA¸A

AKTYWOWANY

LIMFOCYT B

PRZECIWCIA¸A

PRZECIW ENV

a

b

TOMO NARASHIMA

Â

WIAT

N

AUKI

Wrzesieƒ 1998 45

Sk∏adniki szczepionki

Bia∏ka otoczkowe wirusa,
na przyk∏ad gp120

Ca∏y zabity HIV

Pseudowiriony
(sztuczne wirusy)

˚ywe wektory wirusowe
(wirusy inne ni˝ HIV,

do których wprowadzono

geny kodujàce bia∏ka HIV)
Nagi DNA
zawierajàcy jeden

gen HIV lub wi´cej
Peptydy HIV
(fragmenty bia∏ek wirusa)

Kombinacja sk∏adników,

takich jak czyste bia∏ko gp 120

i wektor ospy kanarków

˚ywy atenuowany HIV

Zastosowanie

W I i II fazie prób klinicznych

badajàcych bezpieczeƒstwo

szczepionki
Nie badana u ludzi

Przygotowywana

do zastosowania w I fazie

badaƒ klinicznych

W II fazie

badaƒ klinicznych

W I fazie

badaƒ klinicznych

W I fazie

badaƒ klinicznych

W II fazie

badaƒ klinicznych

Nie badana u ludzi,

testowana u naczelnych

Zalety

Bezpieczna i ∏atwa

w przygotowaniu

Powinna prezentowaç bia∏ka

otoczkowe HIV o zachowanej

konformacji, ∏atwa w u˝yciu

Prezentuje powierzchniowe

bia∏ka HIV o naturalnej

strukturze

Przygotowujàcy szczepionk´

mogà kontrolowaç iloÊç

i rodzaj produkowanych

bia∏ek wirusa
¸atwa i niedroga

w przygotowaniu

¸atwa w przygotowaniu

Powinna jednoczeÊnie pobudzaç

oba typy odpowiedzi

immunologicznej

Najlepiej naÊladuje HIV,

mo˝e hamowaç namna˝anie si´

zjadliwego wirusa

Wady

Przeciwcia∏a powstajàce

po szczepieniu nie rozpoznajà HIV

izolowanego od chorych
Niewielkie ryzyko, ˝e szczepionka b´dzie

zawieraç zakaênego wirusa; inaktywowany

HIV mo˝e traciç swoje bia∏ka otoczkowe,

stajàc si´ niezakaêny
Trudna do przygotowania

i niestabilna

Skomplikowana w przygotowaniu,

istniejàce szczepionki wywo∏ujà s∏abà

odpowiedê immunologicznà

Niektórzy badacze obawiajà si´,

˝e wbudowanie genów HIV do komórek

ludzkich mo˝e zaszkodziç chorym

Nie wywo∏uje silnej odpowiedzi

immunologicznej

Trudna do przygotowania

Wirus mo˝e spowodowaç chorob´

Szczepionki wywo∏ujàce powstanie przeciwcia∏ przeciw HIV

Szczepionki wywo∏ujàce odpowiedê komórkowà

Szczepionki pobudzajàce humoralnà i komórkowà odpowiedê immunologicznà

Szczepionki obecnie badane

obecnoÊç wirusa, utrzymywa∏y replika-
cj´ HIV pod kontrolà, co stwarza nadzie-
j´ na uzyskanie wskazówek pozwalajà-
cych na wyprodukowanie skutecznej
szczepionki przeciw niemu. Niektórzy
z tych relatywnie d∏ugo ˝yjàcych chorych
wytwarzajà bardzo ma∏o przeciwcia∏ zdol-
nych po wyizolowaniu zneutralizowaç
ich w∏asnego wirusa. Ponadto immuno-
globuliny te mogà unieczynniaç wirusy
izolowane od wielu ró˝nych chorych –
warunek, który musi spe∏niaç szczepion-
ka przeciw HIV skuteczna w przypadku
szerokiego spektrum szczepów wirusa.
Niestety, nawet te przeciwcia∏a mogà nie
rozwiàzaç ca∏kowicie problemu. Badania
przeprowadzane na hodowlach komór-
kowych wykaza∏y, ˝e muszà byç one
obecne w zadziwiajàco wysokich st´˝e-
niach, aby uniemo˝liwiç wnikni´cie HIV
do komórek.

Szczepionki zawierajàce czyste bia∏-

ko nie muszà byç najlepszym sposobem
wywo∏ania produkcji przeciwcia∏; wy-
daje si´, ˝e po izolacji bia∏ko gp 120 nie
ma w∏aÊciwej konformacji, a gp 160 two-
rzy nieskuteczne agregaty. Aby ominàç
te trudnoÊci, naukowcy sprawdzajà
obecnie dwie ró˝ne szczepionki, które
zawierajà bia∏ka Env z bardziej natural-
nà strukturà przestrzennà.

W jednej z nich wykorzystano ca∏e

czàsteczki zabitych wirusów. Taka nie-
zdolna do namna˝ania si´ postaç HIV
prezentowa∏aby uk∏adowi odpornoÊcio-
wemu gospodarza bardziej naturalne
formy bia∏ka Env. Majàc lepszy cel, lim-
focyty B mogà produkowaç wi´cej prze-
ciwcia∏ ochronnych o wy˝szej jakoÊci.

Konstruowanie szczepionki zawiera-

jàcej zabite wirusy wymaga bardzo ry-
gorystycznych metod inaktywacji, po-
niewa˝ nie tylko sam HIV, ale nawet
pozosta∏oÊci jego materia∏u genetyczne-
go mogà byç niezwykle niebezpieczne.
Silny niszczàcy wp∏yw wywierany na
wirusa powoduje, ˝e szczepionka jest
mniej skuteczna; proces inaktywacji mo-
˝e spowodowaç, ˝e HIV „zgubi” s∏abo
zakotwiczone na jego powierzchni bia∏-
ko gp 120. Dlatego te˝ wielu badaczy
odchodzi od tej metody, chocia˝ pro-
blem stabilnoÊci gp 120 mo˝e doczekaç
si´ w koƒcu rozwiàzania.

Bia∏ka Env bywajà tak˝e prezento-

wane uk∏adowi odpornoÊciowemu osa-
dzone na „pseudowirionach” – sztucz-
nych strukturach, które przypominajà
czàsteczki wirusa. Te puste p´cherzyki
lipidowe sà skonstruowane tak, by prze-
nosi∏y tylko gp 160. Pseudowiriony by-
∏yby bardziej bezpieczne ni˝ ca∏e zabite

wirusy, poniewa˝ nie zawierajà genów,
które mog∏yby szerzyç zaka˝enie. Nie-
stety, twory te bardzo trudno otrzymaç
i produkowaç w stabilnej formie. Na-
ukowcy majà jednak nadziej´ na uzy-
skanie ich bardziej trwa∏ych wersji, któ-
re mo˝na by wkrótce bezpiecznie za-
stosowaç w badaniach klinicznych.

Aktywacja limfocytów T CD8

Ró˝ne strategie opracowania szcze-

pionki wymagajà aktywacji cytotoksycz-
nych limfocytów T. Mimo ˝e bia∏ka
otoczkowe czy nawet ca∏e czàsteczki wi-
rusa mogà wywo∏aç produkcj´ przeciw-
cia∏, s∏abo pobudzajà odpowiedê komór-
kowà. Cytotoksyczne limfocyty T roz-
poznajà krótkie odcinki obcych bia∏ek
(peptydy antygenowe), które pojawiajà
si´ na powierzchni zaka˝onych komó-
rek. Zaatakowane przez wirusy komór-
ki nale˝àce do uk∏adu odpornoÊciowe-
go tworzà peptydy antygenowe z bia∏ek
intruza (dokonujàc w ten sposób swego
rodzaju ich przeglàdu), takich jak bia∏-
ka otoczkowe – na przyk∏ad Env lub
znajdujàce si´ wewnàtrz HIV – i sà odpo-
wiedzialne za jego namna˝anie si´ i for-
mowanie dojrza∏ego wirionu. Nast´pnie
bia∏ka przenoÊnikowe* zaka˝onej komór-

SLIM FILMS

ki transportujà te wirusowe peptydy
na powierzchni´ jej b∏ony komórkowej,
na której sà eksponowane.

Aby szczepionka przeciw HIV wy-

wo∏ywa∏a odpowiedê komórkowà, mu-
si pobudziç odpowiednie komórki do
syntezy i prezentowania na swojej po-
wierzchni co najmniej jednego peptydu
pochodzàcego z bia∏ek produkowanych
normalnie przez wirusa. Komórki te po-
budza∏yby organizm do wytworzenia
odpowiedzi immunologicznej przeciw
wszystkim komórkom eksponujàcym
na powierzchni peptydy wirusowe, tak-
˝e tym, które by∏yby zaka˝one HIV.

Okaza∏o si´, ˝e szczepionka Sabina

przeciw parali˝owi dzieci´cemu, zawiera-
jàca ˝ywe wirusy polio, powoduje akty-
wacj´ cytotoksycznych limfocytów T
skierowanych przeciw komórkom zaka-
˝onym wirusem polio. Nie wywo∏uje jed-
nak choroby, poniewa˝ znajdujàce si´
w niej wirusy zosta∏y os∏abione w labo-
ratorium przez szereg mutacji genetycz-
nych. Jak dotàd nieznane sà ˝adne muta-
cje, które zmieni∏yby HIV tak, aby za-
stosowany w szczepionce by∏ ca∏kowicie
bezpieczny.

Naukowcy pracujà nad innymi meto-

dami majàcymi na celu pobudzenie ko-
mórek do produkcji i prezentowania bia-
∏ek HIV. Jednà z nich jest przygotowanie
szczepionki zawierajàcej ˝ywy wektor,
wykorzystujàcej zdolnoÊç ró˝nych wiru-
sów do zaka˝enia komórek. Badacze

umieszczajà wybrane geny HIV w czà-
steczce niegroênego wirusa (tzw. wek-
tora), dostarczajàcego nast´pnie w∏asny
DNA do komórek organizmu. Poniewa˝
geny sà matrycami bia∏ek, zaka˝one w
ten sposób komórki b´dà produkowaç
bia∏ka HIV, które zostanà potem poci´te
i przetransportowane na powierzchni´
komórki. Tam mogà je rozpoznaç krà˝à-
ce w organizmie cytotoksyczne limfocy-
ty T, które w odpowiedzi na stymulacj´
antygenowà powinny si´ namno˝yç i byç
gotowe do zniszczenia ka˝dej komórki
zaka˝onej HIV.

Najszerzej badana szczepionka z ˝y-

wym wektorem zawiera wirusy ospy
kanarków. Ten niegroêny krewny wiru-
sa ospy prawdziwej wnika do komórek
cz∏owieka, ale nie jest zdolny do wytwo-
rzenia nowych wirionów. Naukowcy
skonstruowali wirusy ospy kanarków,
które mogà przenosiç geny odpowie-
dzialne za produkcj´ Env i gp 120, a tak-
˝e inne nieotoczkowe bia∏ka HIV, takie
jak Gag (bia∏ko rdzenia) czy proteaza.

Dotychczas badana u ludzi szczepion-

ka zawierajàca wirusa ospy kanarków
okaza∏a si´ bezpieczna, ale s∏abo po-
budza∏a odpowiedê immunologicznà
zwiàzanà z powstawaniem cytotoksycz-
nych limfocytów T. Aby wywo∏aç sil-
niejszà reakcj´, naukowcy konstruujà
wirusy, które wewnàtrz zaka˝onych
komórek b´dà produkowa∏y wi´kszà
liczb´ i szersze spektrum bia∏ek HIV.

Wielokrotne dawki tych szczepionek
pozwolà stymulowaç i utrzymywaç
wysoki poziom aktywowanych cytotok-
sycznych limfocytów T.

Inni badacze próbujà wywo∏aç odpo-

wiedê immunologicznà za pomocà pep-
tydów antygenowych. Poniewa˝ takie
fragmenty bia∏ek wirusowych aktywu-
jà cytotoksyczne limfocyty T, mo˝e uda-
∏oby si´ je zastosowaç jako szczepion-
k´. Niestety, okaza∏o si´, ˝e same nie
wywo∏ujà one u ludzi silnej odpowie-
dzi immunologicznej – ani komórkowej,
ani humoralnej. Wirusowe peptydy mo-
gà byç degradowane, zanim osiàgnà do-
celowà komórk´, lub jeÊli nawet do niej
dotrà, nie muszà byç efektywnie pre-
zentowane na jej powierzchni. Szcze-
pionki zawierajàce peptydy prawdopo-
dobnie okaza∏yby si´ skuteczniejsze
dzi´ki zastosowaniu lepszych adiuwan-
tów podawanych wraz z antygenem do-
datkowych substancji, które pobudza-
jà uk∏ad odpornoÊciowy do silniejszej
reakcji.

Nowà metodà wywo∏ywania komór-

kowej odpowiedzi immunologicznej jest
podawanie „nagiego” (tj. pozbawionego
ochraniajàcych go bia∏ek i lipidów) DNA
prowirusa HIV. WczeÊniej naukowcy
uwa˝ali, ˝e nagi DNA b´dzie degrado-
wany w komórce zbyt szybko, by stano-
wiç skutecznà szczepionk´. W rzeczywi-
stoÊci po wnikni´ciu wirusowego DNA
do komórki dochodzi do produkcji bia∏ek

46 Â

WIAT

N

AUKI

Wrzesieƒ 1998

a

b

c

d

e

KOMÓRKA ZAKA˚ONA
WIRUSEM OSPY

PEPTYDY
HIV

BIA¸KO
HIV

LIMFOCYT POBUDZONY
DO ATAKU
NA KOMÓRKI ZAKA˚ONE HIV

LIMFOCYT T CD8

WIRUS OSPY KANARKÓW

GEN HIV

REKOMBINOWANY WIRUS OSPY KANARKÓW jest jednà z obecnie badanych szczepionek, które majà za zadanie pobudziç odpor-
noÊç komórkowà organizmu przeciw HIV. Takie szczepionki dostarczajà geny HIV do ludzkich komórek (a). Na ich matrycy powstajà
bia∏ka wirusowe (b), które poci´te na fragmenty (c) sà prezentowane na powierzchni zaka˝onych komórek. Fragmenty te aktywujà swo-
iste wobec HIV cytotoksyczne limfocyty T (d) i pobudzajà je do zabijania ka˝dej komórki, która jest zaka˝ona HIV (e).

TOMO NARASHIMA

HIV. W badaniach eksperymentalnych
przeprowadzanych na myszach i naczel-
nych (nie obejmowa∏y one ludzi) szcze-
pionki zawierajàce DNA wirusa powo-
dowa∏y aktywacj´ cytotoksycznych lim-
focytów T rozpoznajàcych bia∏ka HIV.
W niektórych (ale nie we wszystkich)
doÊwiadczeniach szczepionka majàca w
swym sk∏adzie DNA wirusa chroni∏a
zwierz´ta przed póêniejszym zaka˝eniem
HIV. Dalsze badania na zwierz´tach
i u ludzi okreÊlà bezpieczeƒstwo i sku-
tecznoÊç tych szczepionek.

Szczepionki z∏o˝one

Najbardziej efektywne i jednoczeÊnie

najdalej posuni´te w badaniach klinicz-
nych metody polegajà na stymulacji za-
równo komórkowej, jak i humoralnej
odpowiedzi immunologicznej. Na przy-
k∏ad chory mo˝e otrzymaç szczepionk´
zawierajàcà wirusy ospy kanarków z
uprzednio wbudowanym genem kodu-
jàcym bia∏ko Env, aby pobudziç odpo-
wiedê komórkowà. Po kilku miesiàcach
ta sama osoba otrzyma∏aby czyste bia∏-
ko gp 120 w celu stymulacji produkcji
przeciwcia∏. Metoda ta nosi nazw´

„wzmocnionego uczulania” (prime
boost), poniewa˝ wektor (wirus ospy
kanarków) uczula cytotoksyczne limfo-
cyty T, a bia∏ko gp 120 wzmacnia odpo-
wiedê immunologicznà, wywo∏ujàc pro-
dukcj´ przeciwcia∏.

WczeÊniejsze próby wykaza∏y, ˝e lu-

dzie zaszczepieni tà metodà rozwijali
zarówno humoralnà, jak i komórkowà
odpowiedê immunologicznà. Ale po-
wsta∏e immunoglobuliny by∏y skiero-
wane przeciw laboratoryjnie zaadapto-
wanym szczepom HIV, a odpowiedê
z udzia∏em cytotoksycznych limfocy-
tów T by∏a s∏aba. Nowa generacja z∏o-
˝onych szczepionek wykorzystywaç
b´dzie wirusa ospy kanarków, który
przenosi∏by wi´cej genów HIV umo˝li-
wiajàcych wytwarzanie wi´kszej iloÊci
bia∏ek wirusa, a dawka wzmacniajàca
mog∏aby zawieraç gp 120 otrzymane z
HIV izolowanego od chorych. Takie
szczepionki sà produkowane i wkrótce
b´dà gotowe do zastosowania w pró-
bach klinicznych.

Wielu badaczy kontynuuje tak˝e pra-

ce nad otrzymaniem szczepionki zawie-
rajàcej ˝ywe, ale atenuowane wirusy.
Poniewa˝ taka szczepionka mog∏aby
doÊç wiernie naÊladowaç zjadliwy HIV,
teoretycznie powinna skutecznie po-
budzaç odpowiedê komórkowà, humo-
ralnà i prawdopodobnie inne nieznane
dotàd mechanizmy obronne. Dzi´ki
konsekwentnym delecjom genów nie-
zb´dnych do replikacji HIV naukowcy
majà nadziej´ skonstruowaç takà od-
mian´ wirusa, która b´dzie wywo∏ywa-
∏a silnà odpowiedê immunologicznà,
nie powodujàc jednoczeÊnie AIDS.

Ostatnio grupa lekarzy wyrazi∏a zgo-

d´ na udzia∏ w pierwszych próbach kli-
nicznych z zastosowaniem szczepionki
zawierajàcej ˝ywy atenuowany HIV. Ba-
dania te umo˝liwià naukowcom Êledze-
nie odpowiedzi immunologicznej i okre-
Êlenie bezpieczeƒstwa zastosowanej
szczepionki w odpowiednio d∏ugim cza-
sie. Lekarze ochotnicy wierzà, ˝e korzy-
Êci wynikajàce z tych prób przewy˝szà
potencjalne zagro˝enie dla ich zdrowia.
Ich decyzja wzbudzi∏a jednak wiele kon-
trowersji. Wraz z innymi badaczami sà-
dzimy, ˝e os∏abione wirusy HIV naj-
pierw powinny zostaç kompleksowo
zbadane u naczelnych, zanim zostanà
zastosowane w próbach klinicznych.

Ma∏py i AIDS

Szczepionki oparte na ˝ywym ate-

nuowanym wirusie ma∏piego niedobo-
ru odpornoÊci (simian immunodeficien-
cy virus – SIV) – „kuzynie” HIV – by∏y
badane u makaków i innych naczel-
nych (oprócz cz∏owieka). Ma∏py zaka-

MAKAKI sà ma∏pami, na których prowadzi
si´ badania nad konstrukcjà nowych szcze-
pionek. Zwierz´ta, otrzymawszy ˝ywe ate-
nuowane szczepy ma∏piej odmiany HIV,
potrafi∏y ograniczyç wtórne zaka˝enie na-
turalnym wirusem (SIV). Niestety, u niektó-
rych ma∏p podanie szczepionki powodowa-
∏o rozwój choroby.

FRED WHITEHEAD

Animals Animals

✔

NIEZWYK¸A P¢TLA

✔

KLIMAT, PLANKTON

I ZASOBY RYBACKIE

✔

OAZY POLARNYCH OCEANÓW

✔

NA TROPACH SENNEGO SZALE¡STWA

✔

O CZYM MYÂLI CESARZ?

✔

WIELE HA¸ASU O NIC?

✔

WIECZNIE SPRAGNONY PTAK

✔

CO Z GÓRÑ ÂMIECI?

✔

PO˚EGNANIE Z AFRYKÑ

✔

Y2K – SYMBOL NIEUCHRONNEJ

KATASTROFY?

W dodatku humanistycznym

✔

NA CZYM POLEGA

REFORMA OÂWIATY

✔

W NOWOGRÓDZKIEJ STRONIE

✔

ÂWIAT WIDZIANY Z DWÓCH STRON

W dodatku humanistycznym

˝one patogennymi szczepami SIV roz-
wijajà objawy chorobowe podobne do
AIDS. Na tym modelu eksperymental-
nym naukowcy mogà sprawdziç, czy
szczepionki zawierajàce ˝ywe atenu-
owane wirusy sà bezpieczne i chronià
zwierz´ta nara˝one na kontakt z pato-
gennymi szczepami SIV przed wystà-
pieniem objawów choroby. Wiele ró˝-
nych szczepionek zawierajàcych os∏a-
biony SIV okaza∏o si´ skutecznych, ha-
mujàc namna˝anie si´ dzikich szcze-
pów wirusa.

Mechanizm obserwowanej u maka-

ków odpornoÊci jest niejasny. Zwierz´-
ta, które by∏y niewra˝liwe na ponowne
zaka˝enie SIV, nie zawsze majà wyso-
ki poziom przeciwcia∏ neutralizujàcych
wirusa czy aktywowanych cytotoksycz-
nych limfocytów T. Ta ochrona mo˝e
byç wynikiem dzia∏ania zarówno im-
munoglobulin, jak i limfocytów T po-
mocniczych i cytotoksycznych, a tak˝e
innych mechanizmów odpornoÊcio-
wych. Konieczne sà dalsze badania, aby
okreÊliç, w jaki sposób szczepionki za-
wierajàce SIV chronià zwierz´ta przed
rozwojem choroby.

Chocia˝ wyniki wst´pnych prac

wskazywa∏y na wysoki poziom bezpie-
czeƒstwa w stosowaniu ˝ywych atenu-
owanych wirusów SIV, to jednak obec-
nie prowadzone na szerokà skal´
badania wykazujà, ˝e u coraz wi´kszej
liczby zwierzàt pojawi∏y si´ w nast´p-
stwie szczepieƒ objawy podobne do
AIDS, mimo ˝e ma∏py nie mia∏y kon-
taktu z dzikim szczepem wirusa. Eks-
perymenty, które obejmujà du˝à liczb´
zwierzàt, nasuwajà przypuszczenie, ˝e
szczepionki zawierajàce ˝ywe atenu-
owane wirusy nie powodujà pe∏nej, d∏u-
gotrwa∏ej odpornoÊci, a czasami mogà
nawet wywo∏aç chorob´. Wyniki te
wskazujà, ˝e naukowcy powinni kiero-
waç si´ wi´kszà ostro˝noÊcià w podej-
mowaniu prób klinicznych w przypad-
ku tego rodzaju szczepionek.

Co dalej?

Je˝eli uk∏ad odpornoÊciowy osób za-

ka˝onych HIV nie mo˝e zniszczyç wi-
rusa, dlaczego ma to uczyniç szczepion-
ka aktywujàca te same mechanizmy
immunologiczne, które sà zaanga˝owa-
ne w hamowanie infekcji? Szczepionki
zwi´kszajà szanse organizmu, pobu-
dzajàc uk∏ad odpornoÊciowy do ataku
natychmiast po pojawieniu si´ w orga-
nizmie HIV, natomiast odpowiedê im-
munologiczna wywo∏ana pierwszym
zetkni´ciem si´ z tym antygenem roz-
wija si´ wolno. OdpornoÊç powsta∏a na
skutek podania szczepionki mo˝e pro-
wadziç do ograniczenia zaka˝enia, cze-

go nie obserwujemy w przypadku na-
turalnego kontaktu z wirusem.

Jednak obecnie brakuje dowodów na

to, ˝e skonstruowanie szczepionki prze-
ciw HIV jest mo˝liwe, gdy˝ ˝aden z pro-
ponowanych preparatów nie uzyska∏
zgody na zastosowanie w próbach kli-
nicznych trzeciej fazy, majàcych na celu
ocen´ skutecznoÊci szczepionki u ludzi.
Dodatkowo du˝a zmiennoÊç genetycz-
na HIV mo˝e zmniejszyç przydatnoÊç
ka˝dej nowo powsta∏ej szczepionki, po-
niewa˝ szczepy wirusa izolowane od
chorych z ró˝nych rejonów Êwiata ma-
jà odmiennà struktur´ Env i w mniej-
szym stopniu tak˝e pozosta∏ych bia∏ek.
Nie wiadomo, czy te ró˝nice, a tak˝e in-
ne dotychczas nie wykryte b´dà mia∏y
ujemny wp∏yw na konstruowanie szcze-
pionki. Ale nie nale˝y traciç nadziei.
Wraz z pog∏´biajàcà si´ znajomoÊcià pa-
togenezy zaka˝enia HIV naukowcy zro-
zumieli, ˝e utrzymanie niskiego pozio-
mu wirusa we krwi pacjentów mo˝e
powstrzymaç rozwój choroby. Ta zach´-
cajàca wizja wskazuje, ˝e nawet cz´Êcio-
wo skuteczna szczepionka mog∏aby oka-
zaç si´ wartoÊciowa dzi´ki ograniczeniu
iloÊci wirusa u chorych, co potencjalnie
zmniejsza∏oby zakaênoÊç i z∏agodzi∏o
wyst´pujàce u nich objawy.

Jest ma∏o prawdopodobne, byÊmy

w ciàgu najbli˝szych pi´ciu lat opraco-
wali szczepionk´, którà mo˝na by sto-
sowaç u ludzi. Nawet jeÊli oka˝e si´, ˝e
z∏o˝ona szczepionka typu wzmocnione-
go uczulania pobudza∏aby komórkowà
odpowiedê immunologicznà i stymu-
lowa∏a powstawanie przeciwcia∏ o sze-
rokim spektrum dzia∏ania, konieczne
oka˝à si´ próby kliniczne prowadzone
w wielu oÊrodkach, by wykazaç jej przy-
datnoÊç. Takie badania potrwajà kil-
ka lat. Tymczasem naukowcy b´dà na-
dal tropiç mo˝liwoÊci, które wspomogà
uk∏ad odpornoÊciowy w walce z HIV.

T∏umaczy∏a

Barbara ¸ukomska

* Mianem bia∏ek przenoÊnikowych autor okreÊla

czàsteczki MHC (g∏ównego uk∏adu zgodnoÊci tkan-

kowej) odpowiedzialne za prezentacj´ antygenów

komórkom uk∏adu odpornoÊciowego (przyp. t∏um.).

Informacje o autorach

DAVID BALTIMORE i CAROLE HEILMAN

pracujà razem w National Institutes of

Health’s AIDS Vaccine Research Committee

– grupie, której powierzono ocen´ najwa˝-

niejszych inicjatyw zmierzajàcych do opra-

cowania szczepionki i okreÊlenia kierunków

badaƒ w tej dziedzinie. Baltimore, przewod-

niczàcy komitetu od chwili jego powstania

w 1996 roku, jest prezydentem California In-

stitute of Technology. Mikrobiolog Heilman

jest wicedyrektorkà Division of AIDS w Na-

tional Institute of Allergy and Infectious Di-

seases w Bethesda (Maryland).

48 Â

WIAT

N

AUKI

Wrzesieƒ 1998

POKONAå AIDS

Literatura uzupe∏niajàca

HIV 1998: obraz Êwiata

REPORT ON THE GLOBAL HIV/AIDS EPIDEMIC

.

UNAIDS i WHO, XII/1997; dost´p-

ne pod adresem internetowym

http://www.unaids.org/unaids/

graphics /1997/report97/index.html

Doskonalenie leczenia

zaka˝eƒ HIV

Wytyczne dotyczàce terapii doros∏ych,

m∏odzie˝y i dzieci oraz zapobiegania

zaka˝eniu dziecka przez matk´ sà do-

st´pne pod adresami internetowymi

http://www. hivatis.org/trtgdlns.html

lub http:// www.cdcnac.org

PLASMA VIRAL LOAD AND CD4

+

LYMPHOCYTES

AS PROGNOSTIC MARKES OF HIV-1 INFECTION

.

J. W. Mellors i in., Annals of Internal Me-

dicine, vol. 126, nr 12, ss. 946-954, 1997.

ANTIRETRIVIRAL DRUG RESISTANCE

. Red.

Douglas D. Richman; John Wiley &

Sons, 1996.

Gdy chore jest dziecko

ANTIRETROVIRAL THERAPY: EVALUATING THE

NEW ERA IN HIV TREATMENT

. R. E. McKin-

ney, Advances in Pediatric Infectious Di-

seases, vol. 12, ss. 297-323, 1996.

Profilaktyka poekspozycyjna

POSTEXPOSURE TREATMENT OF PEOPLE EXPO-

SED TO THE HUMAN IMMUNODEFICIENCY
VIRUS THROUGH SEXUAL CONTACT OR INJE-
CTION-DRUG USE

. Mitchell H. Katz i Julie

Louise Gerberding, New England Jour-

nal of Medicine, vol. 336, nr 15, ss. 1097-

-1100, 10 IV 1997.

Szczepionki przeciw HIV:

nadzieje i wyzwania

HIV VACCINES... WHERE ARE WE GOING?

C. A.

Heilman i D. Baltimore, Nature Medici-

ne, vol. 4, nr 5, ss. 532-534, V/1998.

Zapobieganie

zaka˝eniom HIV

PREVENTION OF HIV INFECTION: LOOKING

BACK, LOOKING AHEAD

. J. Stryker, T. J. Co-

ates, P. DeCarlo, K. Haynes-Sanstad, M.

Shriver i H. J. Makadon, Journal of the

American Medical Association, vol. 273,

nr 14, ss. 1143-1148, 12 IV 1995.

Informacje Center for AIDS Prevention

Studies na temat zapobiegania za ka-

˝eniu HIV sà dost´pne pod adresem

internetowym

http://www.caps.ucsf.edu

Zagadnienia etyczne

zwiàzane z zaka˝eniem HIV

ETHICAL ISSUES IN STUDIES IN THAILAND OF

THE VERTICAL TRANSMISSION OF HIV

. P.

Phanuphak, New England Journal of Me-

dicine, vol. 338, nr 12, ss. 834-835,

19 III 1998.