Den HIV-Lebenszyklus verstehen

Das Verständnis des Lebenszyklus von HIV hat es ermöglicht, die Medikamente zu entwickeln, die wir zur Behandlung der Krankheit einsetzen. Es ermöglicht uns zu identifizieren, wie das Virus Kopien von sich selbst herstellt, was uns wiederum ermöglicht, Wege zu finden, diesen Prozess zu blockieren (oder zu hemmen).

Der HIV-Lebenszyklus ist in der Regel in sieben verschiedene Phasen unterteilt, von der Anheftung des Virus an die Wirtszelle bis zur Knospung neuer frei zirkulierender HIV-Virionen (im Bild). Die Phasen sind in sequentieller Reihenfolge wie folgt beschrieben:

• Virale Anhaftung

• Binden und Fixieren

• Virale Entschichtung

• Transkription und Übersetzung

• Integration

• Versammlung

• Reifung und Knospung

Unterbrechen Sie jede Phase des Lebenszyklus und die nächste kann nicht eintreten, sodass sich das Virus nicht vermehren und verbreiten kann.

Virale Bindung

Sobald HIV in den Körper gelangt (normalerweise durch sexuellen Kontakt, Blutkontakt oder Übertragung von der Mutter auf das Kind), sucht es eine Wirtszelle auf, um sich zu vermehren. Der Wirt ist in diesem Fall die CD4-T-Zelle, die verwendet wird, um eine Immunabwehr zu signalisieren.2

Um die Zelle zu infizieren, muss sich HIV über ein Schloss-und-Schlüssel-System anheften. Die Schlüssel sind Proteine auf der Oberfläche von HIV, die an ein komplementäres Protein auf der CD4-Zelle binden, ähnlich wie ein Schlüssel in ein Schloss passt. Dies ist als virale Bindung bekannt.1

Die virale Anheftung kann durch ein Medikament der Eintrittsinhibitorklasse namens Selzentry (Maraviroc) blockiert werden

Bindung und Fusion

Einmal an die Zelle angeheftet, injiziert HIV eigene Proteine in die Zellflüssigkeit (Zytoplasma) der T-Zelle. Dies bewirkt eine Verschmelzung der Zellmembran mit der äußeren Hülle des HIV-Virions. Dies ist das Stadium, das als virale Fusion bekannt ist. Nach der Fusion kann das Virus in die Zelle eindringen.4

Ein injizierbares HIV-Medikament namens Fuzeon (Enfuvirtid) kann die Virusfusion stören.5

Virusentschichtung

HIV verwendet sein genetisches Material (RNA), um sich zu vermehren, indem es die genetische Maschine der Wirtszelle entführt. Dabei kann es mehrere Kopien von sich selbst produzieren. Der Prozess, der als virales Uncoating bezeichnet wird, erfordert, dass die die RNA umgebende Schutzschicht aufgelöst wird. Ohne diesen Schritt kann die Umwandlung von RNA in DNA (die Bausteine für ein neues Virus) nicht stattfinden.6

Transkription und Übersetzung

Einmal in der Zelle muss die einzelsträngige RNA von HIV in die doppelsträngige DNA umgewandelt werden. Dies wird mit Hilfe des Enzyms Reverse Transkriptase erreicht.1

Reverse Transkriptase verwendet Bausteine aus der T-Zelle, um das genetische Material buchstäblich umgekehrt zu transkribieren: von RNA zu DNA. Nach der Umwandlung der DNA verfügt die genetische Maschine über die erforderliche Codierung, um die virale Replikation zu ermöglichen.

Medikamente, die Reverse-Transkriptase-Hemmer genannt werden, können diesen Prozess vollständig blockieren. Drei Arten von Arzneimitteln, Nukleosid-Reverse-Transkriptase-Hemmer (NRTIs), Nukleotid-Transkriptase-Hemmer (NtRTIs) und Nicht-Nukleosid-Reverse-Transkriptase-Hemmer (NNRTIs), enthalten fehlerhafte Imitationen der Proteine, die sich in die sich entwickelnde DNA einfügen. Dabei kann die doppelsträngige DNA-Kette nicht vollständig gebildet werden und die Replikation wird blockiert.7

Ziagen (Abacavir), Sustiva (Efavirenz), Viread (Tenofovir) und Pifeltro (Doravirin) sind nur einige der Reverse-Transkriptase-Hemmer, die üblicherweise zur Behandlung von HIV eingesetzt werden.7

Integration

Damit HIV die genetische Maschinerie der Wirtszelle kapern kann, muss es die neu gebildete DNA in den Zellkern integrieren. Medikamente, die als Integrasehemmer bezeichnet werden, sind in der Lage, die Integrationsphase zu blockieren, indem sie das Integraseenzym blockieren, das zum Transfer des genetischen Materials verwendet wird

Isentress (Raltegravir), Tivicay (Dolutegravir) und Vitekta (Elvitegravir) sind drei häufig verschriebene Integrasehemmer.8

Versammlung

Nach der Integration muss HIV Proteinbausteine herstellen, die es verwendet, um neue Viren aufzubauen. Dies geschieht mit dem Protease-Enzym, das Protein in kleinere Stücke schneidet und die Stücke dann zu neuen, vollständig gebildeten HIV-Virionen zusammensetzt. Eine Klasse von Medikamenten namens Protease-Inhibitoren kann den Zusammenbauprozess effektiv blockieren.9

Prezista (darunavir) und Reyataz (atazanavir) sind zwei der neueren Klasse von Protease-Inhibitoren, die in der Lage sind, die virale Assemblierung zu verhindern

Reifung und Knospung

Sobald die Virionen zusammengebaut sind, durchlaufen sie das letzte Stadium, in dem die reifen Virionen buchstäblich aus der infizierten Wirtszelle knospen. Nach der Freisetzung in den freien Verkehr infizieren diese Virionen andere Wirtszellen und beginnen den Replikationszyklus erneut.11

Es gibt keine Medikamente, die den Reife- und Knospungsprozess verhindern können.

Die durchschnittliche Lebensdauer virusproduzierender Wirtszellen ist kurz, etwa zwei Tage. Jede infizierte Zelle kann durchschnittlich 250 neue HIV-Virionen produzieren, bevor sie versagt und stirbt.2