МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ, 2008, том 42, № 5, с. 904-912
УДК 578.247:612.017.1
ИММУНОМОДУЛИРУЮЩИЕ БЕЛКИ ПОКСВИРУСОВ КАК НОВЫЕ СРЕДСТВА ИММУНОКОРРЕКТИРУЮЩЕЙ ТЕРАПИИ
© 2008 г. Т. С. Непомнящих*, С. Н. Щелкунов
Федеральное государственное учреждение науки Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии "Вектор" Роспотребнадзора, Кольцово, Новосибирская обл., 630559
Поступила в редакцию 01.04.2008 г. Принята к печати 10.04.2008 г.
В настоящее время описаны вирусные белки, модулирующие защитные реакции организма хозяина. Представители семейства поксвирусов несут в своем геноме наибольшее количество генов, кодирующих белки, которые ингибируют воспалительные реакции, действие интерферонов, реакции иммунного ответа и другие защитные механизмы организма млекопитающих. В обзоре рассмотрены поксвирусные иммуномодулирующие белки, связывающие фактор некроза опухолей, хемокины, белки комплемента и ингибитор сериновых протеаз, для которых показано терапевтическое действие в опытах на животных моделях аутоиммунных и воспалительных заболеваний. Обсуждается возможность применения имму-номодуляторов поксвирусов в клинической практике для лечения аутоиммунных и воспалительных заболеваний человека.
Ключевые слова: поксвирус, комплементсвязывающий белок, ингибитор сериновых протеаз, хемо-кинсвязывающий белок, фактор некроза опухолей-связывающий белок.
POXVIRAL IMMUNOMODULATORY PROTEINS AS NEW THERAPEUTICS FOR IMMUNOCOR-RECTION, by T. S. Nepomnyashchikh*, S. N. Shchelkunov (Federal State Research Center of Virology and Biotechnology "Vector", Koltsovo, Novosibirsk Region, 630559 Russia; *e-mail: antonec@ngs.ru). There are numerous viral proteins known to date to modulate protective responses of their hosts. Representatives of the Poxviridae family have the greatest number of genes coding for proteins, inhibiting inflammatory responses, activities of interferons, regulating immune reactions and other protective mechanisms of macroorganisms, among viruses. This review regards poxviral immunomodulatory proteins - namely, complement-binding proteins, inhibitors of serine proteases, chemokine- and TNF-binding proteins - that were shown to be efficient therapeutics in various animal models of inflammatory and autoimmune diseases. The prospects of their usage in clinical practice for treating human inflammatory and autoimmune disorders are discussed.
Key words: poxvirus, complement-binding protein, serine protease inhibitor, chemokine-binding protein, tumor necrosis factor-binding protein.
ВВЕДЕНИЕ
Вирусы в процессе эволюции выработали различные молекулярные механизмы модулирования иммунных и воспалительных реакций организма хозяина [1]. Стратегии иммуномодуляции, используемые вирусами, определяются особенностями их
жизненного цикла. Высокая частота мутаций - одна из важнейших стратегий, используемая вирусами с небольшим размером генома для ускользания от ан-тигенспецифического иммунного ответа организма хозяина. В силу ограниченной емкости генома такие инфекционные агенты могут иметь лишь единичные гены, кодирующие белки-иммуномодуляторы,
Принятые сокращения: IFNy - интерферон-гамма; CPXV - вирус оспы коров; Crm - cytokine response modifier; EV - вирус эктромелии; IL - интерлейкин; IMP - inflammation modulatory protein (белок CPXV, модулирующий воспаление); Ig - иммуноглобулин; LT - лимфотоксин; MOPICE - monkeypox inhibitor of complement enzyme (ингибитор системы комплемента MPXV); MPXV - вирус оспы обезьян; MYX - вирус миксомы; SCR - short consensus repeat (короткий консенсусный повтор); SECRET - smallpox virus-encoded chemokine receptor (хемокиновый рецептор VARV); SPICE - smallpox inhibitor of complement enzyme (ингибитор системы комплемента VARV); TLR - Toll-like receptor; TNF - фактор некроза опухолей; VACV - вирус осповакцины; VARV - вирус натуральной оспы; vCCI - viral CC-chemokine inhibitor (вирусный ингибитор СС-хемокинов); VCP - vaccinia virus complement control protein (комплементсвязывающий белок VACV).
* Эл. почта: antonec@ngs.ru
но такие белки часто обладают плейотропным действием [2]. Геномы крупных ДНК-содержащих вирусов содержат большое количество генов, белковые продукты которых действуют на различные компоненты защитной системы организма хозяина. Поксвирусные иммуномодулирующие белки очень разнообразны, и их наборы различаются даже у близкородственных вирусов [1, 3].
Нарушения регуляции защитных реакций организма, обусловленные гиперпродукцией цитоки-нов, например, фактора некроза опухолей (TNF), гамма-интерферона (IFNy), хемокинов, а также избыточной активацией компонентов системы комплемента, приводят к развитию патологических состояний, сопровождающихся хроническими воспалительными и/или аутоиммунными реакциями [4-6]. В сыворотке крови и в пораженных тканях пациентов, страдающих такими заболеваниями, как ревматоидный артрит, псориаз, псориатический артрит, болезнь Крона и других, наблюдается повышенная концентрация воспалительных цитокинов -TNF, IFNy, интерлейкина (IL) 1ß, IL-6, IL-8, IL-2, IL-12, лимфотоксина (LT), хемокинов, ростовых факторов, компонентов системы комплемента. Роль этих молекулярных факторов в развитии патологических состояний подтверждена многочисленными исследованиями [4-7].
В настоящее время разрабатываются методы биологической терапии, основанные на блокировании избыточной активации системы комплемента, ингибировании биологической активности цитокинов и хемокинов. Так, препараты на основе моноклональных антител, связывающих TNF (инфликсимаб), и на основе химерных рецепторов TNF человека с Fc-фрагментом иммуноглобулина (Ig) G1 человека (этанерсепт), уже применяются в клинической практике для анти-TNF терапии [4]; ряд препаратов, ингибирующих активность цитокинов, в настоящее время проходит клинические испытания [4]. В то же время существует необходимость расширения спектра препаратов, связывающих цитокины. Это обусловлено тем, что различные препараты, специфичные по отношению к одному и тому же лиганду, обладают разной терапевтической эффективностью при лечении различных заболеваний. Например, клинические испытания этанерсепта для терапии таких заболеваний, как ревматоидный артрит, болезнь Крона, болезнь Бехчета (в патогенезе которых TNF играет ключевую роль), показали, что он обладает выраженным терапевтическим действием только при лечении ревматоидного артрита [4]. Поксвирусные иммуномодулирующие белки могут стать основой для разработки нового класса лекарственных препаратов для терапии заболеваний человека, связанных с нарушениями регуляции защитных реакций организма.
ХЕМОКИНСВЯЗЫВАЮЩИЕ БЕЛКИ
Хемокины - обширное семейство белков с молекулярной массой около 8-15 кДа, имеющих гомологию от 20 до 90%, и обладающих схожей третичной структурой [8]. В настоящее время известно более 50 хемокинов и 19 хемокиновых рецепторов. Хемокины на основании особенностей N-концевой последовательности, содержащей два консервативных цистеина, разделяют на четыре класса: СС, СХС, С (включающий два представителя) и СХ3С (представленный только фракталкином) [8]. Хемокины регулируют процессы воспаления, активируя клетки и формируя хемотаксический градиент за счет своей способности связывать гликозаминогли-каны, привлекающий в очаг воспаления лейкоциты. Показана важная роль хемокинов в эмбриональном развитии, ангиогенезе, развитии иммунной системы и других процессах [5, 8].
Для поксвирусов характерна модуляция неспецифических защитных реакций организма хозяина с помощью секретируемых хемокинсвязывающих белков. Вирусные хемокинсвязывающие белки не имеют известных гомологов среди белков позвоночных и подразделяются на три класса; поксвирусные хемокинсвязывающие белки принадлежат к первому и второму классу. Вирусные хемокинсвязывающие белки первого класса связываются с широким спектром С-, СС- и СХС-хемокинов различных видов позвоночных, взаимодействуя с консервативными участками связывания гликозаминогликанов. Единственным поксвирусным представителем первого класса хемокинсвязывающих белков является M-T7 вируса миксомы кроликов (MYX) - растворимый гликопротеин, формирующий гомотримерные комплексы с молекулярной массой около 113 кДа [9]. M-T7, в отличие от других поксвирусных хемокинсвязывающих белков, способен видоспецифиче-ски связывать и ингибировать кроличий IFNy - его N-концевой домен гомологичен клеточному рецептору IFNy [9]. Представители второго класса - растворимые мономерные белки с молекулярной массой около 35 кДа: M-T1 MYX, vCCI (viral CC-chemokine inhibitor) вируса оспы коров (CPXV) и вируса осповакцины (VACV), G5R вируса натуральной оспы (VARV), CKBP-II (хемокинсвязывающий белок II типа) вируса эктромелии (EV) - связывают СС-хемокины различных млекопитающих [10]. M-T1 отличается от других поксвирусных представителей второго класса хемокинсвязывающих белков способностью связывать и хемокины, и гликоза-миногликаны одновременно [8]. Недавно у поксвирусных TNF-связывающих белков - CrmB (cytokine response modifier B) и CrmD - описан новый домен SECRET (smallpox virus-encoded chemokine receptor), связывающий хемокины, вовлеченные в воспалительный ответ кожи и слизистых [11].
Белок M-T7 при введении в дозе 1.7 пг/г способен снижать интенсивность атерогенных процессов, ги-
перплазию интимы артерий, ингибировать инфильтрацию пораженных тканей мононуклеарными лейкоцитами после ангиопластической операции у крыс и у кроликов [12]. M-T7, вводимый крысам в дозе 80 нг/кг в течение 10 сут после аллотрансплан-тации почки, значительно снижает гистопатологи-ческие изменения аллотрансплантата: уменьшает интенсивность гломерулосклероза и склероза артерий, в значительной степени ингибирует инфильтрацию тканей пересаженной почки лимфоцитами [13]. Как M-T7, так и M-T1 способны ингибировать воспаление и васкулопатию аллотрансплантата аорты у крыс, снижая макрофагальную и Т-клеточ-ную инфильтрацию и гиперплазию интимы аорты после трансплантации [14].
Химерный вариант ингибитора СС-хемокинов CPXV и Fc-фрагмента IgG1 человека (vCCI/FcIgG1) показал терапевтическую эффективность на модели астмы у мышей. У жив
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.