Pražská oslava stého výročí objevu retrovirů

Centennial Retrovirus Meeting 2010, ojedinělé vědecké setkání, které se na přelomu dubna a května konalo v Ústavu molekulární genetiky AV ČR, připomnělo sté výročí objevu retrovirů. Využívám proto příležitosti, abych na stránkách Akademického bulletinu zmínil počátky retrovirologie, její současný rozvoj a také příspěvek české retrovirologické školy.


Foto: © Volodymyr Stepanets, Archiv ÚMG AV ČR
Konferenční zázemí ÚMG v nedávno otevřené posluchárně Milana Haška a přilehlých prostorách se ukázalo jako vynikající. Již během konference účastníci oceňovali nejen program, ale i pohodlí, technické vybavení posluchárny a též organizaci na místě, kterou vzorně zajistila agentura Czech-In. Velmi pozitivní ohlasy jsme dostávali dodatečně i v následujících dnech.

Oslavovaný objev byl do značné míry dílem náhody. F. Peyton Rous z Rockefellerova ústavu v New Yorku získal spontánní slepičí sarkom, dokázal jej pasážovat in vivo a posléze ukázal, že identický nádor lze vyvolat i u kuřat inokulovaných pouze bezbuněčným filtrabilním extraktem nádorových buněk.¹ To znamená, že přeměna zdravé buňky v buňku nádorovou v tomto případě není odstartována žádnou vnitrobuněčnou událostí, nýbrž infekčním agens, které nazýváme virus Rousova sarkomu (RSV). Objev nepadl na úrodnou půdu především proto, že pozorování výskytu spontánních lidských nádorů v žádném případě nenaznačovala infekční povahu nádorových onemocnění. V atmosféře všeobecného odmítání se ani Peyton Rous nevěnoval kuřecím nádorům dlouho a soustředil se na jiné modely. V roce 1935 spolu s Josephem Beardem popsal tumorigenní potenciál papilomavirů u hlodavců.² Teprve v r. 1966 byl Rousův objev oceněn Nobelovou cenou za fyziologii a medicínu.

Letošní rok jsme jako sté výročí retrovirů stanovili poněkud arbitrárně. Vlastní Rousův objev se datuje do r. 1909, publikován byl r. 1911. Situaci navíc komplikuje donedávna opomíjená zpráva dvou dánských autorů, Vilhelma Ellermanna a Olafa Banga, kteří obdobně jako Rous prokázali přenos kuřecí leukózy bezbuněčným extraktem o několik let dříve.³ Jejich zpráva zapadla proto, že se leukémie v té době neklasifikovaly jako nádorová onemocnění; teprve od poloviny minulého století víme, že se jedná o nádo­rové bujení buněk odvozených z kostní dřeně.

Má-li za sebou některý vědní obor sto let, obvykle již vědci popsali hlavní zákonitosti a na nově příchozí badatele zbývají spíše drobné otázky, které rozvíjejí dopodrobna základní schéma. V případě retrovirologie to ale zdaleka neplatí. Stále ještě nemáme nouzi o fundamentální objevy, po nichž je třeba revidovat učebnice. Odborníci také nalézají nové lidské retroviry, potenciálně schopné vyvolávat onemocnění u infikovaných lidí. Je ovšem třeba říci, že rozvoj retrovirologie se odehrával až mnohem později po objevu prvního retroviru. Teprve v r. 1936 byl popsán virus způsobující nádor mléčné žlázy u myší (MMTV) a v r. 1951 virus myší leukémie (MLV). Zato v letech šedesátých a sedmdesátých retrovirologie zásadním způsobem ovlivnila ostatní biologické obory popisem reverzní transkripce a odhalením onkogenů. Osmdesátá a devadesátá léta jsou poté ve znamení objevu lidských retrovirů, zejména viru lidské imunodeficience (HIV-1), retrovirů endogenních a rovněž využití retrovirů jako vektorů pro přenos genů a genovou terapii. Pro podrobnější popis ale není v tomto článku prostor.

Na Centennial Retrovirus Meeting (29. 4.–3. 5. 2010) se do Prahy sjelo 190 účastníků z bezmála dvaceti zemí, přestože v dobách hospodářské recese jsou rozpočty na výzkum celosvětově ve špatném stavu. Ani výbuch sopky na Islandu, který komplikoval ­leteckou dopravu pouhý týden před konferencí, neodradil nikoho z hostů od účasti na tomto mimořádném podniku. Lákadlem byl unikátní program postavený na vyžádaných přednáškách respektovaných osobností, které v oboru působí již delší dobu a jež garantují zasvěcený a syntetický pohled na minulost i současný vývoj retrovirologie. Organizační výbor ve složení Anna Marie Skalka (Fox Chase Cancer Center, Philadelphia), Jan Svoboda, Jiří Hejnar (oba z Ústavu molekulární genetiky AV ČR) a René Daniel (Thomas Jefferson University, Philadelphia) zařadil do programu také příspěvky mladších kolegů, kteří v poslední době publikovali závažné výsledky. Jen několik přednášek pořadatelé vybrali na základě podaných abstraktů. Neobvykle vysoký počet zvaných přednášek umožnil grant od National Institutes of Health, z něhož se částečně hradily cestovní náklady zvaných řečníků. Program konference je nadále dostupný na www.crm2010.org/.

Konferenci zahájili úvodními přednáškami o postupu poznání retrovirů Jan Svoboda a David Baltimore (California Institute of Technology, Pasadena). Není povolanějších osob; oba se retrovirologii věnují na špičkové úrovni od šedesátých let. Jejich přednášky nabídly vzájemně komplementární pohledy z pozice virologie a biochemie. David Baltimore je spoluobjevitelem reverzní transkriptázy⁴ a nositelem Nobelovy ceny (1975). Zároveň má potřebný odstup, protože vynikl i v přilehlých oblastech buněčné biologie a věnoval se po jistou dobu také řízení a organizaci výzkumu. Za celoživotní dílo obdržel David Baltimore vyznamenání akademickou medailí Gregora Mendela, kterou vzácnému hostu předal emeritní předseda AV ČR Rudolf Zahradník.


Foto: © Zdeněk Tichý, Archiv KNAV

První fáze retrovirové infekce představují průnik virové částice přes cytoplasmatickou membránu buňky, reverzní transkripce virové RNA a přesun vzniklého nukleoproteinového komplexu do jádra, kde dochází k integraci provirové DNA do chromosomu hostitele. Ke vstupu do hostitelské buňky retroviry využívají specifické receptory a o koevoluci mezi virem a povrchovými receptory mluvil John Coffin (Tufts University, Boston). Kombinací nejnovějších mikroskopických technik a postupů při značení a zobrazování biomolekul bylo dosaženo donedávna nepředstavitelného rozlišení při studiu raných procesů infekce. Ve svých příspěvcích to předvedli Benjamin Chen (Mount Sinai School of Medicine, New York), Paul Bieniasz (Rockefeller University, New York) a Eric Hunter (Emory University, Atlanta). Alan Engelman (Dana-Farber Cancer Institute, Boston) a zejména Peter Cherepanov (Imperial College London) poté poukázali na novinky v řešení strukturních otázek retrovirové integrace, které mohou vést k vývoji nových inhibitorů infekce HIV-1.

Peter Vogt (Scripps Research Institute, La Jolla) ve své přednášce ukázal, jakými peripetiemi se ubíral vývoj od objevu prvních onkogenů k návrhu jejich nízkomolekulárních inhibitorů a efektivní terapii vybraných nádorů. Peter Vogt byl v 70. letech členem týmu, který popsal přeměnu buněčných protoonkogenů a jejich přenos transformujícími retroviry.⁵ Za tento objev získali Nobelovu cenu v r. 1989 M. J. Bishop a H. E. Varmus. P. Vogt neopomněl zmínit, že většinu základních otázek v retrovirologii zodpovědělo studium RSV a odlišností jeho životního cyklu v buňkách ptáků a savců. Rozpracováním tohoto modelu a stanovením standardů, tj. definovaných virových kmenů a inbredních linií drůbeže, poskytli Jan Svoboda a jeho spolu­pracovníci v Ústavu molekulární genetiky AV ČR v 60. a 70. letech klíčové nástroje, ale i myšlenkovou základnu mnoha následovníkům po celém světě. Příspěvek pražské retrovirologické školy odborníci všeobecně respektují. Přímou myšlenkovou i metodickou cestu od ptačích retrovirů k objevu HIV-1 rozebral Mikuláš Popovič (Institute of Human Virology, Baltimore). Také v současnosti, kdy je z pochopitelných důvodů upřednostňován výzkum HIV-1, si RSV a drůbeží model udržuje aktuálnost a pražský kmen RSV, jakož i inbrední linie slepic udržované v ÚMG jsou měřítkem v této oblasti. Nejnovější poznatky o součinnosti retrovirových onkogenů, mikroRNA a telomerázy, které byly rovněž získány pomocí drůbežího modelu, představila Karen Beemon (Johns Hopkins University, Baltimore).

Jedním z velkých témat současné retrovirologie jsou epigenetické mechanismy, které regulují vyjádření integrovaných retrovirů. Negativní vliv na expresi mají metylace virové DNA a metylace histonových molekul sdružených s virovými promotory, jak ukázal Richard Katz (Fox Chase Cancer Center, Philadelphia). Tak je tomu např. u latentních kopií HIV-1, což je faktor komplikující trvalé vyléčení a eliminaci infekce. Pro zdokonalení protokolů současné terapie je tedy třeba reaktivovat latentní, umlčené virové kopie, což je strategie, kterou navrhuje David Margolis (University of Northern Carolina, Chapel Hill) s odkazem na výsledky naší laboratoře v ÚMG. Epigenetické regulace jsou podstatné také pro transfer genů a genovou terapii pomocí retrovirových vektorů, což byl jeden z hlavních příspěvků naší laboratoře na této konferenci. Zde je naopak třeba udržet virus v transkripčně aktivním stavu, k čemuž je důležité zacílení retrovirové integrace do vhodného místa na chromosomu hostitele. Vývoj vektorů s cílenou integrací představil Stephen Hughes (National Cancer Institute, Frederick), jeden z našich dlouholetých spolupracovníků.

Závěr konference badatelé věnovali lidským retrovirům, zejména HIV-1. Stephen Goff (Columbia University, New York), Michael Malim (King’s College London), Jonathan Stoye (National Institute for Medical Research, London), Jeremy Luban (University of Geneva) a ostatní hovořili o buněčných faktorech, které jsou nezbytné pro úspěšnou replikaci viru, a představují tak místa pro racionální léčebný zásah do virového životního cyklu. Dosavadní přístup, tj. inhibici virových enzymatických aktivit reverzní transkriptázy, proteázy a integrázy reprezentoval Erik de Clercq (Rega Institute for Medical Research, Leuven), dlouhodobý spolupracovník Antonína Holého, z jehož laboratoře v Ústavu organické chemie a biochemie pocházejí nejúspěšnější virostatika v současnosti používaná při léčbě infikovaných pacientů. Paul Sharp (University of Edinburgh) a Malcolm Martin (National Institutes of Health, Bethesda) přednášeli o původu a evoluci viru HIV-1, jenž se na člověka přenesl ze šimpanzů a musel se na nového hostitele zásadním způsobem adaptovat. Tyto poznatky nejsou pouze teoretické. V rovníkové Africe dochází k podobným přenosům z opic a šimpanzů docela často a výskyt těchto virů by měl být pečlivě monitorován. Dosavadní pokusy o přípravu vakcíny proti HIV-1 sel­haly. Problémy spojené s nízkou imunogenicitou tohoto viru a nové možné strategie pro přípravu účinné vakcíny rozebrali Gary Nabel (National Institutes of Health, Bethesda) a Ronald Desroisiers (New England Primate Center, Southborough). V závěru vědecké části sympozia promluvila Françoise Barré-
-Sinoussi (Institute Pasteur, Paris), spoluobjevitelka HIV-1 a laureátka Nobelovy ceny za rok 2008⁶.

Konference se okrajově dotkla i nevirových retrotransposonů a nevirových infekčních nádorů. Retrotransposony L1 tvoří asi třetinu naší DNA a jsou podstatným zdrojem individuální variability, jak ukázal Haig Kazazian (University of Pennsylvania, Philadelphia). Robin Weiss (University College London) ve své excelentní přednášce rozebral genetiku a etiologii přenosných nádorů u psů a kriticky ohrožených vačnatců, ďáblů medvědovitých z Tasmánie. Za celoživotní dílo a za rozsáhlou spolupráci s několika českými pracovišti obdržel Robin Weiss, stejně jako David Baltimore, akademickou medaili Gregora Mendela.

Je jisté, že se pražská konference zapsala do paměti účastníků a stala se klíčovým setkáním v oboru na nejbližších několik let. Škoda, že si akce přes snahu Odboru mediální komunikace a marketingu SSČ AV ČR nepovšimla hlavní zpravodajská média v naší zemi. Taková ignorance a neschopnost informovat veřejnost o významných událostech na poli poznání není odpustitelná ani v době předvolebního boje. Troufám si konferenci označit za nesmírně úspěšnou a přínosnou a děkuji za organizační výbor všem, kdo se na ní podíleli svou prací či finanční podporou.

JIŘÍ HEJNAR,
Ústav molekulární genetiky AV ČR, v. v. i.


Foto: © Zdeněk Tichý, Archiv KNAV
Na pražskou konferenci přijel David Baltimore i s manželkou Alice Huang.

Na konferenci Centennial Retrovirus Meeting 2010 převzal prof. David Baltimore akademickou medaili Johanna Gregora Mendela. Z laudatia, které přednesl Jan Svoboda z ÚMG AV ČR, vybíráme: „Bádání prof. Baltimora mne zasáhlo navzdory tomu, že jsme byli odděleni železnou oponou. V každé oponě, i v té železné, naštěstí ale zůstávají díry. David Baltimore změnil náš pohled na RNA viry objevem virových polymeráz, který ukázal, že virový genom ve formě RNA může kódovat svůj vlastní replikátor. To jej přivedlo k zásadnímu objevu reverzní transkriptázy jako retrovirem kódovaného enzymu, který umožňuje obrácený tok genetické informace. David Baltimore vstoupil s plnou kreativitou na pole retrovirů a jejich využití jako vektorů pro přenos genetické informace. Vytvořil i velmi užitečnou savčí buněčnou linii, která umožňuje produkci retrovirových vektorů. Závěrem bych chtěl zmínit i jeho objev dimerního transkripčního faktoru NFkB a jeho inhibitoru IkB. Tento faktor představuje ústřední molekulu, která rozhoduje o buněčné apoptóze, řídí diferenciaci a aktivaci imunitních buněk, protivirovou odpověď a další buněčné funkce. David Baltimore se po mnohá desetiletí podílel na vrcholném výzkumu virů a buněk a stále vědu významně inspiruje. Vážím si jej i jako myslitele a obránce nezávislé a nesešroubované vědy a lidských hodnot, což preg­nantně vyjádřil ve svém prezidentském projevu k Americké asociaci pro rozvoj vědy.“
lsd
 

¹

Rous, P. 1911. J. Expt. Med. 13: 397–411.

²

Rous, P. and Beard, J. W. 1935. J. Expt. Med. 62: 523–548.

³

Ellermann, V. and Bang, O. 1908. Zentralbl. Bakteriol. Parasitenkd. Infectionkr. Hyg. Abt. Orig. 46: 595–609.

⁴

Baltimore, D. 1970. Nature 226: 1209–1211.

⁵

Stehelin, D., Varmus, H. E., Bishop, M. J., Vogt, P. K. 1976. Nature 260: 170–173.

⁶

Barré-Sinoussi, F., Cherman, J. C., Rey, F., Nugeyre, M. T., Chamaret, S., Gruest, J., Dauguet, C., Axler-Blin, C., Vézinet-Brun, F., Rouzioux, C., Rozenbaum, W., Montagnier, L. 1983. Science 220: 868–871.