เรโทรไวรัสและเชื้อไวรัสภูมิคุ้มกันบกพร่องในมนุษย์

เรโทรไวรัสเป็นไวรัส RNA ที่จำลองตัวเองผ่านตัวกลาง DNA: โดยใช้เอนไซม์รีเวิร์สทรานสคริปเทสในการคัดลอกจีโนม RNA ของพวกมันให้เป็น DNA ซึ่งจากนั้นจะรวมเข้ากับโครโมโซมของโฮสต์ในรูปของโปรไวรัส กลยุทธ์ที่ไม่ธรรมดานี้ถูกค้นพบในปี 1970 ซึ่งเป็นตัวกำหนดวงศ์ของไวรัสและเป็นพื้นฐานทางชีววิทยาของเชื้อไวรัสภูมิคุ้มกันบกพร่องในมนุษย์ (HIV) ซึ่งเป็นสาเหตุของโรคเอดส์ รวมถึงไวรัสที-ลิมโฟโทรปิกในมนุษย์ด้วย

Definition

เรโทรไวรัสเป็นไวรัส RNA สายเดี่ยวมีเปลือกหุ้มในวงศ์ Retroviridae ที่จำลองตัวเองโดยการถอดรหัสย้อนกลับจีโนมของพวกมันให้เป็น DNA สายคู่ ซึ่งจะรวมเข้ากับจีโนมของโฮสต์ในรูปของโปรไวรัส; ในมนุษย์ เชื้อก่อโรคหลักคือ HIV-1 และ HIV-2 และไวรัสที-ลิมโฟโทรปิกในมนุษย์

Scope

บทความนี้จะแนะนำเรโทรไวรัส ขั้นตอนการถอดรหัสย้อนกลับและการรวมตัวที่ทำให้เรโทรไวรัสแตกต่างจากไวรัสอื่น และ HIV ในฐานะเชื้อก่อโรคเรโทรไวรัสหลักในมนุษย์ รวมถึงพยาธิกำเนิดและประวัติธรรมชาติของโรค บทความนี้เป็นภาพรวมอ้างอิงทางชีววิทยาและระบาดวิทยาของไวรัส และไม่ได้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับการจัดการทางคลินิก การให้ยาต้านไวรัส หรือแนวทางการรักษา

Core questions

• การถอดรหัสย้อนกลับทำให้การไหลของข้อมูลทางพันธุกรรมจาก RNA ไปยัง DNA กลับด้านได้อย่างไร?
• เหตุใดการรวมตัวของโปรไวรัสจึงทำให้การติดเชื้อเรโทรไวรัสคงอยู่ตลอดชีวิต?
• HIV ทำให้เซลล์ CD4 T ลดลงและทำให้เกิดภาวะภูมิคุ้มกันบกพร่องอย่างต่อเนื่องได้อย่างไร?

Key concepts

• รีเวิร์สทรานสคริปเทส
• โปรไวรัสและการรวมตัวของจีโนม
• จีโนม RNA สายเดี่ยว (ดิพลอยด์)
• อินทิเกรสและโปรตีเอส
• ภาวะทรอปิซึมของเซลล์ CD4 T
• แหล่งสะสมเชื้อแฝง
• HIV-1 และ HIV-2
• ไวรัสที-ลิมโฟโทรปิกในมนุษย์ (HTLV)

Key theories

การถอดรหัสย้อนกลับ

Howard Temin และ David Baltimore ค้นพบโดยอิสระว่าไวรัสเนื้องอก RNA มีเอนไซม์ DNA polymerase ที่ขึ้นกับ RNA ซึ่งแสดงให้เห็นว่าข้อมูลทางพันธุกรรมสามารถไหลจาก RNA ไปยัง DNA ได้ และกำหนดกลยุทธ์การจำลองตัวเองของเรโทรไวรัส

Mechanisms

หลังจากเข้าสู่เซลล์ เรโทรไวรัสจะใช้รีเวิร์สทรานสคริปเทสเพื่อสังเคราะห์ DNA สายคู่จากจีโนม RNA ของมัน จากนั้นไวรัสอินทิเกรสจะแทรก DNA นี้เข้าไปในโครโมโซมของโฮสต์ ซึ่งมันจะคงอยู่เป็นโปรไวรัสและถูกถอดรหัสโดยใช้กลไกของเซลล์ HIV มุ่งเป้าไปที่เซลล์ที่มีตัวรับ CD4 และตัวรับร่วม โดยเฉพาะอย่างยิ่งเซลล์เม็ดเลือดขาว CD4 helper T lymphocyte และการสูญเสียเซลล์เหล่านี้อย่างต่อเนื่องจะนำไปสู่ภาวะภูมิคุ้มกันบกพร่องซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของโรคเอดส์ การรวมตัวเข้ากับเซลล์ที่มีอายุยืนยาวจะสร้างแหล่งสะสมเชื้อแฝงที่การรักษาในปัจจุบันสามารถยับยั้งได้แต่ไม่สามารถกำจัดได้ และรีเวิร์สทรานสคริปเทสที่ผิดพลาดได้ง่ายเป็นตัวขับเคลื่อนความหลากหลายทางพันธุกรรมที่ทำให้การควบคุมภูมิคุ้มกันซับซ้อนขึ้น

Clinical relevance

การติดเชื้อ HIV หากไม่ได้รับการรักษา จะดำเนินไปสู่ภาวะภูมิคุ้มกันบกพร่องอย่างรุนแรงและโรคติดเชื้อฉวยโอกาส และชีววิทยาของการถอดรหัสย้อนกลับและการรวมตัวอธิบายได้ทั้งสาเหตุที่การติดเชื้อเรโทรไวรัสคงอยู่ตลอดชีวิต และสาเหตุที่ยาที่มีประสิทธิภาพมุ่งเป้าไปที่เอนไซม์เฉพาะของไวรัส การทำความเข้าใจแหล่งสะสมเชื้อแฝงช่วยให้เข้าใจว่าเหตุใดการรักษาจึงยับยั้งแต่ไม่สามารถรักษาการติดเชื้อให้หายขาดได้ บทความนี้อธิบายกลไกและประวัติธรรมชาติของโรค และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษาเฉพาะบุคคล

Epidemiology

HIV ยังคงเป็นโรคระบาดใหญ่ทั่วโลกที่ส่งผลกระทบต่อผู้คนหลายสิบล้านคน โดยแพร่เชื้อทางเพศสัมพันธ์ ทางเลือด และจากแม่สู่ลูก; ไวรัสที-ลิมโฟโทรปิกในมนุษย์เป็นโรคประจำถิ่นในบางภูมิภาคและเกี่ยวข้องกับโรคมะเร็งเม็ดเลือดขาวและกลุ่มอาการทางระบบประสาทบางชนิด

Evidence & guidelines

การค้นพบรีเวิร์สทรานสคริปเทสและการแยกเรโทรไวรัสที่เกี่ยวข้องกับโรคเอดส์ได้วางรากฐานของสาขาวิชานี้ และบทความทบทวนที่น่าเชื่อถือได้สรุปพยาธิกำเนิด ประวัติธรรมชาติ และหลักการของการป้องกันและการรักษา HIV (อธิบายในระดับของหลักฐาน ไม่ใช่คำแนะนำส่วนบุคคล)

History

การค้นพบรีเวิร์สทรานสคริปเทสในปี 1970 โดย Temin และ Baltimore ได้ล้มล้างสมมติฐานที่ว่าข้อมูลทางพันธุกรรมไหลจาก DNA ไปยัง RNA เท่านั้น และได้กำหนดนิยามของเรโทรไวรัส หลังจากการรับรู้ถึงโรคเอดส์ในช่วงต้นทศวรรษ 1980 Barré-Sinoussi, Montagnier และเพื่อนร่วมงานได้แยกเรโทรไวรัสที่เป็นสาเหตุได้ในปี 1983 และทศวรรษต่อมาได้เปลี่ยนการติดเชื้อที่เคยถึงแก่ชีวิตทั้งหมดให้กลายเป็นภาวะเรื้อรังที่สามารถจัดการได้ด้วยการรักษาด้วยยาต้านไวรัสที่มุ่งเป้าไปที่เอนไซม์เฉพาะของไวรัส

Key figures

• Howard Temin
• David Baltimore
• Françoise Barré-Sinoussi
• Luc Montagnier
• Robert Gallo

Seminal works

• baltimore-1970
• temin-1970
• barresinoussi-1983
• maartens-2014

Frequently asked questions

การถอดรหัสย้อนกลับคืออะไร และมีความสำคัญอย่างไร?

เป็นการสังเคราะห์ DNA จากแม่แบบ RNA โดยเอนไซม์รีเวิร์สทรานสคริปเทส การค้นพบนี้แสดงให้เห็นว่าข้อมูลทางพันธุกรรมสามารถไหลจาก RNA ไปยัง DNA ได้ ซึ่งกำหนดวิธีการจำลองตัวเองของเรโทรไวรัสและการรวมตัวเข้ากับ DNA ของโฮสต์

เหตุใดการติดเชื้อ HIV จึงสามารถควบคุมได้แต่ยังไม่สามารถรักษาให้หายขาดได้?

เมื่อไวรัสรวมตัวเข้ากับเซลล์โฮสต์ที่มีอายุยืนยาว มันจะสร้างแหล่งสะสมเชื้อแฝงขึ้นมา การรักษาด้วยยาต้านไวรัสจะยับยั้งการจำลองตัวเองที่ทำงานอยู่ แต่ไม่สามารถกำจัด DNA ของไวรัสที่รวมตัวและสงบนิ่งนี้ได้