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美發(fā)現(xiàn)KP1212誘導(dǎo)HIV基因突變的機(jī)制

2014-09-12 來(lái)源:健客網(wǎng)社區(qū)  標(biāo)簽: 掌上醫(yī)生 喝茶減肥 一天瘦一斤 安全減肥 cps聯(lián)盟 美容護(hù)膚
摘要:15年前,麻省理工學(xué)院的John Essigmann和來(lái)自華盛頓大學(xué)的同事們提出了有關(guān)抗艾滋病藥物的一個(gè)新想法。他們認(rèn)為,如果能夠誘導(dǎo)病毒失控性地突變,就可以迫使病毒變?nèi)醪⒆罱K死亡。我們的免疫系統(tǒng)就是利用這種策略來(lái)對(duì)抗許多的病毒。

 

  如預(yù)期的那樣,研究人員開(kāi)發(fā)出了這樣的一種藥物,它能夠引起HIV高速突變。然而2011年的一項(xiàng)小型臨床實(shí)驗(yàn)報(bào)告稱(chēng),其并沒(méi)有清除患者體內(nèi)的病毒。在一項(xiàng)新研究中,Essigmann和同事們確定了這一藥物背后的作用機(jī)制,他們認(rèn)為這可以幫助他們開(kāi)發(fā)出更好的藥物版本以更快的速度破壞病毒。

  他們說(shuō),這類(lèi)藥物可以幫助對(duì)抗仍然存在于患者T細(xì)胞中的殘留病毒。通過(guò)給予通常用于治療HIV的三聯(lián)藥物這些患者的疾病獲得了長(zhǎng)期的緩解。然而由于這些病毒會(huì)周期性地再度出現(xiàn),患者必須無(wú)限期地繼續(xù)服用藥物雞尾酒,被認(rèn)為是“無(wú)法治愈”的。

  Essigmann說(shuō):“這確實(shí)是HIV中最大的一個(gè)問(wèn)題。我們希望通過(guò)在很長(zhǎng)的一段時(shí)間給予這類(lèi)治療,有可能讓患者的HIV潛伏池突變至一定的程度,使得它無(wú)法再引起活動(dòng)性疾病。”

  在發(fā)表于7月28日《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》(PNAS)上的一項(xiàng)新研究中,研究人員發(fā)現(xiàn)了一種叫做KP1212的藥物誘導(dǎo)HIV基因突變的確切機(jī)制。麻省理工學(xué)院博士后DeyuLi、BogdanFedeles和VipenderSingh,以及麻省理工學(xué)院研究生ChunteSamPeng是這篇論文的主要作者。Essigmann和前麻省理工學(xué)院教授AndreiTokmakoff是這篇論文的共同資深作者。

  在HIV感染細(xì)胞后,它會(huì)快速地生成自身的遺傳物質(zhì)拷貝。這種拷貝非常容易出錯(cuò),因此病毒能夠很快地突變。這通常導(dǎo)致了病毒能夠逃避免疫系統(tǒng)和人造藥物,由此幫助病毒生存下來(lái)。在上世紀(jì)90年代末的一次會(huì)議中,Essigmann從一名進(jìn)化生物學(xué)家那里了解到,如果能夠迫使病毒的突變率增高兩倍,它將無(wú)法生成功能性的蛋白質(zhì)。

  Essigmann和華盛頓大學(xué)生物化學(xué)教授LawrenceLoeb開(kāi)始合作來(lái)探討這一想法。Essigmann一直在開(kāi)發(fā)模擬自然核苷酸——A、C、T和G堿基的化合物,這些化合物可通過(guò)結(jié)合錯(cuò)誤的配體來(lái)誘導(dǎo)遺傳突變。Loeb則是聚合酶方面的專(zhuān)家。

  與華盛頓免疫學(xué)教授和HIV專(zhuān)家JamesMullins一起,Essigmann和Loeb設(shè)計(jì)出了一種叫做5-hydroxycytosine的分子,這一結(jié)果描述在1999年的一篇PNAS論文上。當(dāng)給予實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的HIV感染細(xì)胞這一分子時(shí),其整合到了病毒基因組中取代天然形式的胞嘧啶。在25個(gè)病毒復(fù)制周期內(nèi),這些感染細(xì)胞中的HIV病毒群瓦解。

  研究人員隨后成立了一家Koronis制藥公司,開(kāi)發(fā)出了誘變力比5-hydroxycytosine高100倍的化合物KP1212。在一項(xiàng)針對(duì)32名患者的為期4個(gè)月的臨床試驗(yàn)中,患者病毒DNA中的突變發(fā)生了累積,但還不足以破壞病毒群。此外,他們也證實(shí)了這一藥物是安全的:它沒(méi)有讓患者自身DNA發(fā)生突變,其部分原因是他們?cè)O(shè)計(jì)這一藥物使得人類(lèi)DNA聚合酶無(wú)法接受它。

  在這篇PNAS新文章中,研究員人員利用先進(jìn)的光譜學(xué)技術(shù)分析了KP1212促進(jìn)互變異構(gòu)的能力。這使得研究人員看到了KP1212將自身插入到基因組中時(shí),它可以在5種不同的形狀之間進(jìn)行切換。其中一些像胞嘧啶一樣,與鳥(niǎo)嘌呤配對(duì)。而一些互變異構(gòu)體像胸腺嘧啶一樣,因此它們將與腺嘌呤配對(duì),引入突變。

  “5種分子在納秒時(shí)間尺度上改變形狀,每種形狀都有著一種不同的堿基配對(duì)特性,因此你將看到KP1212配對(duì)堿基的混亂性,”Singh說(shuō)。

  為了看到形態(tài)轉(zhuǎn)變,研究人員利用了NMR和Tokmakoff開(kāi)發(fā)的2D紅外線光譜技術(shù)。這一技術(shù)使得科學(xué)家們能夠確定核酸堿基的原子組成和結(jié)構(gòu)。

  隨后,利用Essigmann實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的一種遺傳工具,研究人員確定KP1212誘導(dǎo)了10%HIV基因組突變率?;谶@些研究結(jié)果,Essigmann估計(jì)如果KP1212能夠?qū)IV突變率提高兩倍,它可以在1-2年時(shí)間清除患者體內(nèi)的病毒。

  Koronis希望能夠開(kāi)展更長(zhǎng)期的KP1212實(shí)驗(yàn),并有興趣開(kāi)發(fā)出能夠以更快地速度起作用的藥物,通過(guò)改變分子的一些化學(xué)特征及測(cè)試它們是否加速突變率來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

(實(shí)習(xí)編輯:羅冉)

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