ČO SÚ LENTIVÍRUSY? - BIOLÓGIE - 2025

Lentivirus , z latinčiny znamená pomalé Lenti, sú vírusy, ktoré vyžadujú dlhú dobu od niekoľkých mesiacov až rokov, od počiatočnej infekcie na začiatku ochorenia. Tieto vírusy patria do rodu lentivírusov a do retrovírusov (rodina Retroviridae), ktoré majú RNA genóm, ktorý je transkribovaný do DNA reverznou transkriptázou (TR).

V prírode sú lentivírusy prítomné v primátoch, kopytákoch a mačkách. Napríklad u primátov existujú dva fylogeneticky príbuzné línie: vírusy opičej imunodeficiencie (SIV) a vírusy ľudskej imunodeficiencie (HIV). Obidve sú pôvodcami syndrómu získanej imunodeficiencie (AIDS).

Zdroj: PhD Dre na anglickej Wikipédii

Lentivektory získané z lentivírusov sa široko používajú pre základný výskum v biológii, funkčnej genomike a génovej terapii.

Fázy životného cyklu retrovírusov

Životný cyklus všetkých retrovírusov sa začína väzbou tela na špecifický receptor na bunkovom povrchu, po ktorom nasleduje internalizácia vírusu prostredníctvom endocytózy.

Cyklus pokračuje odstránením vírusového obalu a vytvorením vírusového nukleusproteínového komplexu (VNC), ktorý pozostáva z vírusového genómu spojeného s vírusovými a bunkovými proteínmi. Zloženie komplexu sa časom mení a súvisí s konverziou invadujúceho genómu pomocou TR dvojitej špirály.

Integrácia vírusového genómu do genómu bunky bude závisieť od schopnosti vírusového genómu preniknúť do hostiteľského jadra. Reorganizácia VNC hrá dôležitú úlohu pri importe do jadra, hoci dôležitú úlohu majú aj dôležité bunkové proteíny, ako napríklad transportín-SR2 / TNPO3, importín-alfa3 a importin7.

Vírusové proteíny, ako je integráza, a transkripčné faktory hostiteľských buniek, ako napríklad LEDCF, sú kľúčové pri integrácii vírusového genómu.

Využíva mechanizmus hostiteľských buniek na prepis a preklad vírusových proteínov a na zostavenie viriónov a ich uvoľnenie do extracelulárneho priestoru.

Od lentivírusu k lentivírusu

Genom retrovírusov má tri otvorené čítacie rámce (MLA) pre rôzne vírusové prvky. Napríklad kapsidia a matrica (gag gén), enzýmy (pol gén) a obal (gén env).

Konštrukcia vírusového vektora spočíva v eliminácii niektorých génov divého vírusu, ako sú gény súvisiace s virulenciou. Týmto spôsobom môže vírusový vektor infikovať eukaryotické bunky, retro-transkribovať, integrovať sa do genómu hostiteľskej eukaryotickej bunky a exprimovať transgén (vložený terapeutický gén) bez spôsobenia choroby.

Jednou z metód konštrukcie lentivektora je prechodná transfekcia. Je založená na použití vírusových minigenomov (nazývaných konštrukty), ktoré nesú iba požadované gény. Prechodná transfekcia spočíva v nezávislom dodaní konštruktov.

Niektoré retrovektory majú iba hlavné prvky na zostavenie vírusových častíc, ktoré sa nazývajú nefunkčné retrovektory. Používajú sa na transfekciu baliacich buniek.

Vektory s expresnou kazetou transgénu sú schopné infikovať, transformovať bunky (transdukcia) a exprimovať transgén.

Účelom použitia samostatných konštruktov je vyhnúť sa prípadom rekombinácie, ktoré by mohli obnoviť fenotyp divého typu.

Technológia lentivektora

Lentivektorová technológia má široké využitie v základných biologických a translačných štúdiách pre stabilnú nadmernú expresiu transgénu, miestne cielené úpravy génov, pretrvávajúce umlčanie génov, modifikácie kmeňových buniek, generáciu transgénnych zvierat a indukcia pluripotentných buniek.

Lentivektory sa ľahko manipulujú a vyrábajú systémy. Sú nezvratne a bezpečne integrované do hostiteľského genómu. Infikujú bunky, ktoré sa delia alebo nerozdeľujú.

Ukazujú tropismus k určitým tkanivám, čo uľahčuje terapiu. Neexprimujú vírusové proteíny, a preto majú nízku imunogenitu. Môžu posielať zložité genetické prvky.

V základnom výskume sa lentivektory na báze HIV použili ako systémy dodávania interferencie RNA (RNAi) na elimináciu funkcie špecifického génu, čo umožňuje študovať interakciu s inými rôznymi génmi.

Lentivektory získané z HIV

Začiatkom 90. rokov boli prvé lentivátory postavené z HVI-1, ktorý úzko súvisí so šimpanzom SIV. HVI-1 je zodpovedný za AIDS na celom svete.

Prvá generácia lentivektorov má významnú časť genómu HIV. Zahŕňa gény gal a pol a niekoľko ďalších vírusových proteínov. Táto generácia bola vytvorená pomocou dvoch konštruktov. Jeden z nich, ktorý vyjadruje Env, dodáva funkcie balenia. Iný vyjadruje všetky MLA, s výnimkou Env.

Transferový vektor pozostáva z expresnej kazety označenej dvoma typmi dlhých opakovaní (LTR) a génov potrebných na balenie a reverznú transkripciu.

V druhej generácii baliacich vektorov chýba väčšina pomocných génov a zachovávajú Tat a Rev. Tieto gény boli odstránené v tretej generácii a poskytnuté štvrtou konštrukciou.

Prenosové vektory tretej generácie sú zložené z dvoch obalových konštruktov. Jeden kóduje gal a pol. Ďalší kóduje rev. Tretí konštrukt kóduje obálku, ktorá je odvodená od VSV-G. Gén kódujúci požadovaný gén obsahuje inaktivované LTR lentivírusové sekvencie na zabránenie rekombinácie.

V poslednom prípade transkripčné regulačné prvky zvyšujú výkonnosť prenosových génov.

Lentivektory získané z iných vírusov

Vírus HIV-2 úzko súvisí so SIV Sivou (SIV _SM ) a je zodpovedný za AIDS v západnej Afrike. Z tohto vírusu sa získali vektory prvej a druhej generácie.

Podobným spôsobom ako HVI-1 sa skonštruovali vektory zo SIV _SM , EIAV (vírus infekčnej anémie u koní), FIV (vírus mačacej imunodeficiencie) a BIV (vírus bovinnej imunodeficiencie (BIV)). Na klinické použitie boli vyvinuté tri generácie vektorov založených na EIAV.

Vektory z prvej a tretej generácie boli skonštruované z vírusu kozej artritídy-encefalitídy (CAEV). Zatiaľ čo vektory prvej generácie boli skonštruované zo SIV africkej zelenej opice.

Referencie

1. Da Silva, FH, Dalberto, TP, Beyer Nardi, N. 2006. Okrem infekcie retrovírusmi: HIV sa stretáva s génovou terapiou, Genetics and Molecular Biology, 29, 367–379.
2. Durand, S., Cimarelli, A. 2011. Inside Out of Lentiviral Vector. Vírusy, 3: 132-159.
3. Mátrai, J., Chuah, MKL, Van den Driessche, T. 2010. Posledný pokrok vo vývoji a aplikáciách lentivírusových vektorov. Molecular Therapy, 18: 477 - 490.
4. Milone, MC, O'Doherty, U. 2018. Klinické použitie lentivírusových vektorov. Leukemia, 32, 1529 - 1541.
5. Sakuma, T., Barry, MA, Ikeda, Y. 2012. Lentivírusové vektory: základné až translačné. Biochemical Journal, 443, 603-618.