Recombinant CXCR4/CCR5 hybrid receptors as tools for studies of HIV-1 receptor usage

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish Människan är uppbyggd av ett stort antal celler. För att kroppens olika organ ska kunna samverka och för att kroppen ska kunna fungera som en helhet, måste de olika cellerna kommunicera med varandra. Cellernas kommunikationssystem är uppbyggt av mottagare, s.k. receptorer, på de olika cellernas yta och signaler som skickas runt mellan cellerna. Receptorerna och signalerna fungerar som nyckel och lås, d.v.s. när rätt signal når rätt receptor så får just den cellen information från andra celler och omgivningen. På det sättet når en viss information bara de celler som behöver just den upplysningen. Olika delar av kroppen dirigeras för att fungera på ett visst sätt, vid ett tillfälle. Signalerna kan exempelvis bestå av luktsignaler, hormoner, ljus som lyser in i ögat eller ämnen som påverkar kroppens immunsystem. De flesta receptorer tillhör en familj som heter GPCR. Man har uppskattat att det finns ungefär 800 olika GPCR-receptorer i vår kropp varav ungefär hälften bearbetar luktsignaler som kommer in via näsan. Ett flertal andra signaler och receptorer gör att vårt immunförsvar samarbetar. Immunförsvaret får signaler om främmande ämnen som kommit in i kroppen, eller från en skada som skett i något av kroppens organ. Med hjälp av olika signaler kan sedan immunsystemet agera för att ta bort ämnet eller för att reparera skadan i kroppen. År 1981 började man lägga märke till att ett flertal människor i världen drabbades av en ny okänd sjukdom som bröt ner immunförsvaret. Dessa tidigare friska människors immunsystem fungerade inte längre och de blev sjuka och dog av olika infektionssjukdomar och cancersjukdomar. År 1983 fann man att viruset HIV (Human immunodeficiency virus) orsakade denna nya sjukdom, AIDS (Acquired immunodeficiency syndrome). Sedan dess har många människor i världen blivit infekterade och avlidit i AIDS. Detta arbete handlar om två GPCR-receptorer, CCR5 och CXCR4, som normalt fungerar i kroppens immunförsvar. 1996 visade det sig att dessa två receptorer utnyttjas av HIV när det tar sig in och infekterar olika celler i kroppen. Utan dessa receptorer på cellytan kan cellerna inte infekteras. Denna nya kunskap ledde till att intresset för hur HIV använder sig av och kommer in i cellerna via dessa receptorer, blev mycket stort. När en person blir infekterad använder HIV nästan alltid den ena receptorn CCR5. Hos personer som är svårt sjuka i AIDS har man kunnat visa att de virus som de har i kroppen då, ofta använder den andra receptorn, CXCR4. Det verkar alltså som att HIV förändras under den tid det tar från att man smittats, tills man är svårt sjuk i AIDS, något som ofta tar många år. I det här arbetet har vi tagit reda på mer om hur det går till när HIV tar sig in i cellerna genom att använda dessa receptorer. För att kunna göra detta tillverkade jag blandreceptorer (hybrider), som består av delar från både CCR5 och den andra receptorn CXCR4. I ett första arbete visade vi att HIV använder receptorerna på andra sätt än immunförsvarets naturliga signalämnen. Resultatet visade att man kan utveckla HIV-läkemedel som blockerar användandet av dessa receptorer utan att störa de naturliga signalerna som överförs via receptorerna. Genom samarbeten med Lunds universitetssjukhus och Sahlgrenska universitets-sjukhuset i Göteborg har vi kunnat ta fram HIV från ett flertal patienter. HIV från smittade, fortfarande relativt friska personer, samt från patienter som är svårt sjuka i AIDS, har isolerats. Med hjälp av de konstgjorda hybridreceptorerna har vi sedan kunnat visa att dessa olika HIV-isolat använder receptorerna på olika sätt för att ta sig in i cellerna. Det sker alltså en utveckling av viruset under sjukdomsprocessen. Viruset förändrar sitt sätt att använda receptorn, CCR5, när personen blir sjukare och det blir också svårare att blockera infektionen med vissa typer av HIV-läkemedel. Vi har dessutom isolerat HIV från hjärnan för att jämföra med HIV som finns i kroppens blodbanor utanför hjärnan. Även här har vi kunnat se skillnader i hur viruset använder CCR5 och att viruset i hjärnan ibland skiljer sig från viruset i blodbanan, hos en och samma person. Detta ökar förståelsen för den speciella AIDS-demens som patienter kan drabbas av. Även i denna studie hittade vi virus med olika känslighet för blockering med läkemedel. Hybridreceptorerna som har använts i de tre studier som avhandlingen bygger på, har visat sig vara mycket bra verktyg för att förstå infektionen och sjukdomsprocessen. Genom att lära sig mer om hur HIV fungerar och tar sig in i den infekterade personens olika celler i kroppen, kan man öka kunskapen om sjukdomen, optimera behandlingen, samt lättare utveckla nya läkemedel mot HIV och sjukdomen AIDS.