การทำความเข้าใจวงจรชีวิตเอชไอวี

การทำความเข้าใจวงจรชีวิตของเอชไอวีทำให้สามารถพัฒนายาที่เราใช้รักษาโรคได้ ช่วยให้เราสามารถระบุได้ว่าไวรัสสร้างสำเนาของตัวเองอย่างไร ซึ่งจะทำให้เราสามารถพัฒนาวิธีการบล็อก (หรือยับยั้ง) กระบวนการนั้นได้

วัฏจักรชีวิตของ HIV นั้นโดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็น 7 ระยะ ตั้งแต่การติดไวรัสไปยังเซลล์เจ้าบ้าน ไปจนถึงการงอกของ HIV virion ที่ไหลเวียนอย่างอิสระ (ในภาพ) มีการสรุปขั้นตอนตามลำดับดังนี้:

สิ่งที่แนบมากับไวรัส
เข้าเล่มและหลอมรวม
น้ำยาเคลือบไวรัส
การถอดความและการแปล
บูรณาการ
การประกอบ
การเจริญเติบโตและการแตกหน่อ

ขัดขวางช่วงใด ๆ ของวงจรชีวิตและขั้นตอนถัดไปจะไม่เกิดขึ้น ทำให้ไวรัสไม่สามารถขยายพันธุ์และแพร่กระจายได้

HIV virions ออกจาก CD4+ T-Cell — สถาบันโรคภูมิแพ้และโรคติดเชื้อแห่งชาติ (NIAID)

ไฟล์แนบไวรัส

เมื่อเชื้อเอชไอวีเข้าสู่ร่างกาย (โดยปกติผ่านทางเพศสัมพันธ์ การได้รับเลือด หรือการแพร่เชื้อจากแม่สู่ลูก) เชื้อจะค้นหาเซลล์โฮสต์เพื่อสืบพันธุ์ โฮสต์ในกรณีนี้คือ CD4 T-cell ที่ใช้ส่งสัญญาณการป้องกันภูมิคุ้มกัน

ในการที่จะแพร่เชื้อในเซลล์ เอชไอวีต้องแนบตัวเองด้วยระบบประเภทล็อคและคีย์ กุญแจคือโปรตีนบนพื้นผิวของเอชไอวีซึ่งยึดติดกับโปรตีนฟรีบนเซลล์ CD4 ในลักษณะที่กุญแจจะพอดีกับล็อค นี่คือสิ่งที่เรียกว่าสิ่งที่แนบมากับไวรัส

สิ่งที่แนบมากับไวรัสสามารถปิดกั้นได้โดยยากลุ่มตัวยับยั้งการเข้าชื่อ Selzentry (maraviroc)

การผูกมัดและการหลอมรวม

เมื่อติดกับเซลล์แล้ว เอชไอวีจะฉีดโปรตีนของตัวเองเข้าไปในของเหลวในเซลล์ (ไซโตพลาสซึม) ของทีเซลล์ ทำให้เกิดการรวมตัวของเยื่อหุ้มเซลล์กับเปลือกนอกของ HIV virion นี่คือระยะที่เรียกว่า viral fusion เมื่อหลอมรวมแล้วไวรัสก็สามารถเข้าสู่เซลล์ได้

ยาฉีดเอชไอวีที่เรียกว่า Fuzeon (enfuvirtide) สามารถแทรกแซงการหลอมรวมของไวรัสได้

น้ำยาเคลือบไวรัส

เอชไอวีใช้สารพันธุกรรม (RNA) เพื่อสืบพันธุ์โดยการจี้กลไกทางพันธุกรรมของเซลล์เจ้าบ้าน ในการทำเช่นนั้น มันสามารถแยกสำเนาออกมาได้หลายชุด กระบวนการนี้เรียกว่า viral uncoating กำหนดให้สารเคลือบป้องกันรอบ RNA จะต้องละลาย หากไม่มีขั้นตอนนี้ การแปลง RNA เป็น DNA (ส่วนประกอบสำคัญของไวรัสตัวใหม่) จะไม่สามารถเกิดขึ้นได้

การถอดความและการแปล

เมื่ออยู่ในเซลล์ RNA สายเดี่ยวของ HIV จะต้องถูกแปลงเป็น DNA ที่มีเกลียวคู่ มันทำได้ด้วยความช่วยเหลือของเอนไซม์ที่เรียกว่า reverse transcriptase

Reverse transcriptase ใช้หน่วยการสร้างจาก T-cell เพื่อถ่ายทอดสารพันธุกรรมในแบบย้อนกลับอย่างแท้จริง: จาก RNA ถึง DNA เมื่อแปลง DNA แล้ว เครื่องพันธุกรรมจะมีการเข้ารหัสที่จำเป็นสำหรับการจำลองแบบของไวรัส

ยาที่เรียกว่า reverse transcriptase inhibitors สามารถขัดขวางกระบวนการนี้ได้ทั้งหมด ยาสามประเภท ได้แก่ nucleoside reverse transcriptase inhibitors (NRTIs), nucleotide transcriptase inhibitors (NtRTIs) และ non-nucleoside reverse transcriptase inhibitors (NNRTIs) มีการลอกเลียนแบบโปรตีนที่ผิดพลาดซึ่งแทรกตัวเองเข้าไปใน DNA ที่กำลังพัฒนา ในการทำเช่นนั้น ไม่สามารถสร้างสายโซ่ DNA แบบสองสายได้อย่างสมบูรณ์ และการจำลองแบบจะถูกปิดกั้น

Ziagen (abacavir), Sustiva (efavirenz), Viread (tenofovir) และ Pifeltro (doravirine) เป็นเพียงสารยับยั้งการถอดรหัสแบบย้อนกลับบางชนิดที่ใช้กันทั่วไปในการรักษาเอชไอวี

บูรณาการ

เพื่อให้เอชไอวีสามารถจี้กลไกทางพันธุกรรมของเซลล์เจ้าบ้านได้ จะต้องรวม DNA ที่สร้างขึ้นใหม่เข้ากับนิวเคลียสของเซลล์ ยาที่เรียกว่าสารยับยั้ง integrase มีความสามารถสูงในการปิดกั้นขั้นตอนการรวมตัวโดยการปิดกั้นเอนไซม์ integrase ที่ใช้ในการถ่ายโอนสารพันธุกรรม

Isentress (raltegravir), Tivicay (dolutegravir) และ Vitekta (elvitegravir) เป็นสารยับยั้ง integrase ที่กำหนดโดยทั่วไปสามชนิด

การประกอบ

เมื่อเกิดการบูรณาการแล้ว เอชไอวีจะต้องสร้างหน่วยการสร้างโปรตีนที่ใช้ในการรวบรวมไวรัสตัวใหม่ มันทำเช่นนั้นด้วยเอนไซม์โปรตีเอส ซึ่งจะสับโปรตีนเป็นชิ้นเล็ก ๆ แล้วประกอบชิ้นส่วนเป็นไวรัสเอชไอวีรูปแบบใหม่ที่สมบูรณ์ ยากลุ่มหนึ่งที่เรียกว่าสารยับยั้งโปรตีเอสสามารถบล็อกกระบวนการประกอบได้อย่างมีประสิทธิภาพ

Prezista (darunavir) และ Reyataz (atazanavir) เป็นสารยับยั้งโปรตีเอสชนิดใหม่สองชนิดที่สามารถป้องกันการรวมตัวของไวรัสได้

การเจริญเติบโตและการแตกหน่อ

หนึ่ง virion ถูกประกอบเข้าด้วยกัน พวกมันจะผ่านขั้นตอนสุดท้ายที่ virion ที่โตเต็มวัยจะแตกหน่อจากเซลล์เจ้าบ้านที่ติดเชื้อ เมื่อปล่อยสู่การหมุนเวียนฟรี virion เหล่านี้จะแพร่เชื้อไปยังเซลล์โฮสต์อื่น และเริ่มวงจรการจำลองอีกครั้ง

ไม่มียาที่สามารถป้องกันการเจริญเติบโตและการแตกหน่อได้

อายุขัยเฉลี่ยของเซลล์โฮสต์ที่สร้างไวรัสนั้นสั้น ประมาณสองวัน เซลล์ที่ติดเชื้อแต่ละเซลล์สามารถผลิต HIV virion ใหม่ได้เฉลี่ย 250 ตัว ก่อนที่มันจะล้มเหลวและตาย