Особенностью жизненного цикла ретровируса является то, что геном вируса встраивается в хромосому хозяина. Хотя ВИЧ-1 убивает большую часть инфицированных им клеток, некоторые клетки, в особенности Т-клетки иммунологической памяти, могут стать латентно инфицированными. Эти клетки формируют постоянный архив вирусных генотипов, создающийся в самом начале заболевания. Больше того, латентно инфицированные клетки периодически реактивируются и выбрасывают вирусы с генотипом, циркулировавшим ранее. Вполне вероятно, что вирус, переданный другому хозяину и основавший новую вирусную популяцию, наделен архивным вирусным геномом, отобранным благодаря благоприятным признакам. Если это так, то мы получаем объяснение, почему вирус, который передается от инфицированного хозяина новому здоровому хозяину, больше похож на предшествующий первоначальный вирус, чем можно было бы ожидать. Следовательно, несмотря на то что избегание иммунного ответа при персистирующей инфекции критически важно для выживания вирусной линии внутри организма-хозяина (действительно, избежавшие иммунного ответа вирусы часто передаются новым хозяевам), мы должны заключить, что необузданная генетическая вариабельность и оппортунистическая эволюция, которую претерпевает вирус в период далеко зашедшего заболевания, – всего лишь второстепенное явление. Большая часть изменений не является необходимой и даже полезной для выживания генетической линии на уровне популяции и для поддержания цепи передачи. Это эволюция без последствий.
Адаптивная эволюция: развивающиеся отношения
Я не могу отделаться от впечатления, что ВИЧ-1 эволюционирует при передаче от хозяина к хозяину не под давлением естественного отбора. В самом деле, передача генетических вариантов вирусов, способных к избеганию иммунного ответа, наблюдается довольно часто, и это может сильно влиять на исход возникающего заболевания. Не так ясно, играет ли эта передача существенную роль в формировании пандемических генетических линий на популяционном уровне. Я всегда утверждал, что со временем естественный отбор приводит к коэволюции вируса и его хозяина и что одним из исходов такой эволюции может стать ослабление патогенности. Крайне медлительная эволюция наших с вами геномов лишает нас возможности видеть изменения в нас самих в ответ на вторжение нового вируса. Эти изменения не происходят в отведенный нам срок жизни. Мы, однако, можем надеяться, что ВИЧ, этот новичок на ристалище человеческой популяции, под чрезвычайно сильным давлением отбора будет вынужден оптимизировать репликацию и передачу, чтобы ослабить это давление. Несмотря на весьма скромный темп направленной эволюции пандемического ВИЧ-1 на популяционном уровне (в сравнении с эволюцией внутри организмов-хозяев), эволюционные часы ВИЧ-1 все же тикают на много порядков быстрее, чем часы человека. Если нам повезет, то, возможно, нам удастся увидеть, как ВИЧ-1 начнет движение по такой адаптивной эволюционной траектории. Вообще говоря, представляется, что патогенность предковой формы ВИЧ проявляет обратную корреляцию со временем, в течение которого она инфицирует соответствующих хозяев и эволюционирует вместе с ними. ВИО проявляет минимальную патогенность в отношении западноафриканских низших обезьян, которые в течение длительного времени служат его естественными хозяевами, но он же чрезвычайно патогенен для азиатских макак, у которых он вызывает СПИД при экспериментальном лабораторном заражении. Вирус SIVcpz проявляет весьма умеренную патогенность в отношении шимпанзе, которые живут с ним уже около двух миллионов лет, промежуточный период времени. Мы можем предположить, что если нам дать адекватное время, то лентивирусы приматов, инфицирующие шимпанзе или человека, станут проявлять более низкую вирулентность (потенциал вызывать клинически явное заболевание). Конечно, это не очень выгодный компромисс, на который вирусу придется пойти, если он станет менее вирулентным. Более вирулентные вирусы вызывают быстро прогрессирующее заболевание, но реплицируются с более высокой скоростью и легче передаются при половых сношениях. С другой стороны, вирус со сниженной вирулентностью может продлить жизнь хозяину, но при этом реплицируется не так быстро, что приводит к снижению шансов передачи при половом сношении. В 2007 году Фрейзер и его коллеги опубликовали эпидемиологический анализ когорты больных в Амстердаме, у которых показатели анализов крови сменились с серонегативных на серопозитивные. Гомосексуальные мужчины стали объектом исследования в 1982 году с целью систематического наблюдения за естественной историей инфекции ВИЧ-1 (Fraser et al., 2007). Особое внимание в исследовании было уделено эпидемиологическим эффектам разницы в вирусной нагрузке у нелеченых пациентов в зависимости от длительности бессимптомного периода заболевания и степени контагиозности. Результаты исследования подтвердили, что по мере уменьшения вирулентности наблюдается определенный компромисс между этими двумя параметрами. Основываясь на результатах анализа, авторы предсказали, что вирусная нагрузка численностью 4,8 log10 копий вирусной РНК на 1 мл (приблизительно 30000) максимизирует репродуктивное число (R0) вируса и оптимизирует эпидемическую передачу. На самом деле, средняя вирусная нагрузка в изучаемых когортах соответствовала этому числу: является ли это результатом адаптации вируса? Авторы быстро заметили, что хотя здравый смысл подсказывает, что в этом есть определенный биологический смысл, нет никаких прямых доказательств, что это не простое совпадение.
Тем не менее доказательства адаптации ВИЧ-1 к человеку все же начали появляться. В плодотворном исследовании почти 3000 пациентов, разбитых на когорты, на всех континентах, международная группа ученых занялась темой адаптации ВИЧ-1 к ограничениям HLA класса I (Kawashima et al., 2009). Я уже говорил о важности аллелей HLA класса I как ключевых игроков в иммунологическом подавлении ВИЧ-1 и главных двигателей отбора вариантов, способных избегать иммунного ответа. Есть определенный смысл в том, что одно из главных сражений в гонке вооружений между вирусом и хозяином разыгрывается на поле распознавания вирусных антигенов адаптивной иммунной системой. Из всех наиболее благоприятных аллелей HLA класса I для интенсивного изучения был выбран аллель HLA-B*51 из HLA-B; у индивидов, носителей этой аллели HLA, как правило, выбирают определенный вариант вирусного белка, способствующего избеганию иммунного ответа, а именно, I135X (в котором изолейцин заменен другой аминокислотой). Эта конкретная мутация обнаруживается исключительно в контексте аллели HLA-B*51 и не склонна к реверсии в организмах хозяев с иным гаплотипом HLA. Одна из когорт оказалась наиболее информативной; аллель HLA-B*51 с наибольшей частотой встречается у этнических японцев, у которых она присутствует у каждого пятого пациента. Более чем у половины этих больных был обнаружен вирус с мутацией избегания иммунного ответа; анализ всех когорт подтвердил статистически значимую корреляцию между встречаемостью HLA-B*51 и данной мутацией избегания. На уровне популяции адаптивная мутация возникала у больных с аллелью HLA-B*51. Ученые сравнили частоту обнаружения адаптивной мутации у негативных по HLA-B*51 японских гемофиликов, которые были инфицированы в 1983 году (до того, как начали осуществлять контроль препаратов крови на ВИЧ); только в 21 % случаев была обнаружена данная мутация вируса. Сравнительно недавно, между 1997 и 2000 годами, более 70 % HLA-B*51-негативных пациентов были заражены вирусом с данной мутацией. В начале эпидемии было полезно иметь аллель HLA-B*51, так как в этом случае болезнь прогрессировала медленнее. Сегодня эта аллель не имеет защитных свойств, потому что теперь преобладающий вирусный генотип обладает адаптивной мутацией.
