De HIV-levenscyclus begrijpen

Het begrijpen van de levenscyclus van HIV heeft het mogelijk gemaakt om de medicijnen te ontwikkelen die we gebruiken om de ziekte te behandelen. Hiermee kunnen we vaststellen hoe het virus kopieën van zichzelf maakt, wat ons op zijn beurt in staat stelt manieren te ontwikkelen om dat proces te blokkeren (of te remmen).
De HIV-levenscyclus wordt doorgaans onderverdeeld in 7 verschillende stadia, van de koppeling van het virus aan de gastheercel tot de ontluikende nieuwe vrij circulerende HIV-virions (afgebeeld). De fasen worden als volgt in volgorde weergegeven:

Virale hechting
Binden en smelten
Virale aflakken
Transcriptie en vertaling
integratie
bijeenkomst
Rijping en ontluikende groei

Onderbreek elke fase van de levenscyclus en de volgende kan niet plaatsvinden, waardoor het zich onmogelijk kan vermenigvuldigen en verspreiden.

Virale gehechtheid

Zodra HIV het lichaam binnenkomt (meestal via seksueel contact, blootstelling aan bloed of overdracht van moeder op kind), zoekt het een gastheercel op om zich te vermenigvuldigen. De gastheer in het geval is de CD4 T-cel die wordt gebruikt om een immuunafweer te signaleren.
Om de cel te infecteren, moet HIV zichzelf hechten door middel van een lock-en-key type systeem. De sleutels zijn eiwitten op het oppervlak van HIV die zich hechten aan een complementair eiwit op de CD4-cel zoals een sleutel in een slot past. Dit is wat bekend staat als vir al gehechtheid.
Virale gehechtheid kan worden geblokkeerd door een geneesmiddel uit de entry-inhibitorklasse Selzentry (maraviroc).

Binding en Fusion

Eenmaal gehecht aan de cel, injecteert HIV eigen eiwitten in de cellulaire vloeistoffen (cytoplasma) van de T-cel. Dit veroorzaakt een fusie van het celmembraan naar de buitenste omhulling van het HIV-virion. Dit is de fase bekend als virale fusie. Eenmaal gefuseerd kan het virus de cel binnengaan.
Een injecteerbaar HIV-medicijn genaamd Fuzeon (enfuvirtide) kan de virale fusie verstoren.

Viral Uncoating

HIV gebruikt het genetische materiaal (RNA) om te reproduceren door de genetische machine van de gastheercel te kapen. Daarbij kan het meerdere kopieën van zichzelf uitwerpen. Het proces, genaamd virale ongecoating, vereist dat de beschermende laag rond het RNA wordt opgelost. Zonder deze stap kan de omzetting van RNA in DNA (de bouwstenen voor een nieuw virus) niet plaatsvinden.

Transcriptie en vertaling

Eenmaal in de cel moet het enkelstrengige RNA van HIV worden omgezet in het dubbelstrengige DNA. Het volbrengt dit met behulp van het enzym genaamd reverse transcriptase.
Reverse transcriptase maakt gebruik van bouwstenen van de T-cel om het genetische materiaal letterlijk omgekeerd te transcriberen: van RNA naar DNA. Na het omzetten van DNA heeft de genetische machine de codering nodig om virale replicatie mogelijk te maken.
Geneesmiddelen die reverse transcriptase-remmers worden genoemd, kunnen dit proces volledig blokkeren. Drie soorten geneesmiddelen, nucleoside reverse transcriptase-remmers (NRTI's), nucleotide transcriptase-remmers (NtRTI's) en niet-nucleoside reverse transcriptase-remmers (NNRTI's), bevatten defecte imitaties van de eiwitten die zichzelf in het ontwikkelende DNA invoegen. Hierdoor kan de dubbelstrengige DNA-keten niet volledig worden gevormd en wordt replicatie geblokkeerd.
Ziagen (abacavir), Sustiva (efavirenz), Viread (tenofovir) en Pifeltro (doravirine) zijn slechts enkele van de reverse transcriptase-remmers die gewoonlijk worden gebruikt om HIV te behandelen.

integratie

Opdat HIV de genetische machinerie van de gastheercel zou kapen, moet het het nieuw gevormde DNA in de kern van de cel integreren. Geneesmiddelen die integraseremmers worden genoemd, zijn zeer goed in staat om de integratiefase door het integrase-enzym te blokkeren dat wordt gebruikt om het genetische materiaal over te brengen.
Isentress (raltegravir), Tivicay (dolutegravir) en Vitekta (elvitegravir) zijn drie vaak voorgeschreven integraseremmers.

bijeenkomst

Zodra integratie heeft plaatsgevonden, moet HIV eiwitbouwstenen maken die het gebruikt om nieuw virus samen te stellen. Het doet dit met het protease-enzym, dat eiwitten in kleinere stukjes hakt en vervolgens de stukjes in nieuwe, volledig gevormde HIV-virions assembleert. Een klasse van geneesmiddelen die proteaseremmers worden genoemd, kan de montageproces.
Prezista (darunavir) en Reyataz (atazanavir) zijn twee van de nieuwere klasse proteaseremmers die virale assemblage kunnen voorkomen.

Rijping en ontgroening

Als de virionen zijn geassembleerd, gaan ze door de laatste fase waarin de rijpe virionen letterlijk uit de geïnfecteerde gastheercel ontluiken. Eenmaal vrijgekomen in het vrije verkeer, gaan deze virionen verder met het infecteren van een andere gastheercel en beginnen de replicatiecyclus opnieuw.
Er zijn geen medicijnen die het kunnen voorkomen rijping en ontkiemingsproces.
De gemiddelde levensduur van virusproducerende gastheercellen is kort, ongeveer twee dagen. Elke geïnfecteerde cel kan gemiddeld 250 nieuwe HIV-virions produceren voordat deze faalt en sterft.