Другой экспериментальной моделью тестирования микробицидов являются тканевые экспланты. Они позволяют моделировать эпителий влагалища или прямой кишки с подлежащими тканями. При этом используются ткани человеческого тела, что более точно воспроизводит инфекционный процесс. Такие модели позволяют оценить эффективность ингибиторов инфекции и репликации ВИЧ ex vivo [43]. Технически тканевый эксплант представляет собой участок эпителия шейки матки (многослойным плоский неороговевающий эпителий), влагалища (многослойный чешуйчатый эпителий) или прямой кишки (однослойный цилиндрический эпителий) с подлежащей соединительной тканью, окруженный плотной питательной средой (например, 3%-й агарозой или агар-агаром). На моделях вагинальных эксплантов были протестированы кандидатные микробициды дендримеры лизина (SPL7013), 1,2-бензолдикарбоксилат (САР), производное каррагенинов (РС-515), полимер нафталинсульфоната (PRO 2000), антимикробный пептид (D2A21), ненуклеозидный ингибитор обратной транскриптазы (UC781) [44]. Модели колоректальных эксплантов были использованы для тестирования кандидатных полианионных микробицидов PRO 2000 и DxS в отношении R5 ВИЧ-1. Эти модели также успешно используются для изучения иммунологии генитального тракта.
Наиболее популярными экспериментальными моделями при скрининге микробицидов являются клеточные модели in vitro. При моделировании трансмиссии ВИЧ распространение получили такие клеточные культуры, как клетки рака шейки матки MAGI, ME-180, HL2/3, или HeLa клетки, экспрессирующие tat и Х4-тропный env ВИЧ-1, клетки рака матки НЕС-1-А, колоректальные клетки Сасо-2 и SW873, лимфобластоидные клетки лейкемии СЕМ-SS, клетки остеосаркомы GHOST(3) CD4-X4/R5, дендритные клетки cDC и pDC и многие другие [45]. До недавнего времени проблемой клеточных моделей тестирования ми- кробицидов оставалось отсутствие количественного определения вирусной нагрузки. Для этого был разработан метод microbicide transmission and sterilization assay (MTSA) [46]. Данный метод позволил определять эффективную концентрацию микробицида, необходимую для полного подавления передачи вируса ВИЧ-1 в клеточной культуре, при этом было доказано, что ингибиторная активность микробицидов часто завышена. Таким образом, клеточные модели позволяют провести быстрый предварительный скрининг, выбрав из огромного числа кандидатных микро- бицидов те, которые необходимо тестировать на более дорогостоящих и сложно проводимых модельных экспериментах in vivo.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Разработка микробицидов для профилактики ВИЧ-инфекции уже имеет свою 25-летнюю историю. Создание микробицидов является одним из главных направлений в биомедицинской профилактике ВИЧ-инфекции и СПИДа. Осуществление клинических испытаний кандидат- ных микробицидов - еще более сложная задача. Клинические испытания требуют большого количества добровольцев. В первую очередь это должны быть лица из групп риска, а именно занимающиеся коммерческим сексом или живущие с ВИЧ-инфицированным половым партнером. Кроме того, должен быть контроль добровольцев при применении кандидатных микробицидов в соответствии с режимом. Необходимо помнить, что клинические испытания требуют большого бюджета. Например, опыт США показывает, что стоимость III фазы клинических испытаний составляет не менее 50-100 млн долларов. Помимо больших затрат на разработку препаратов, необходимо выявить максимально безопасные препараты для здоровья человека, так как исходя из предыдущих исследований, практически все микробициды, разработанные на данный момент, либо не эффективны, либо обладают слишком большим списком побочных реакций. Не всегда учитывается влияние кандидатных микробицидов на компоненты мукозального иммунного ответа. Обнадеживающим фактом является то, что ми- кробициды - относительно недавно открытый класс соединений, и большинство форм еще не изучено или не синтезировано. В связи с этим можно сказать, что исследования в данной области только начинаются и, вполне вероятно, будут весьма перспективными.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
1. Хаитов Р.М. СПИД. 2-е изд., перераб. и доп. М.: ГЭО- ТАР-Медиа, 2018: 496. [Khaitov R.M. AIDS. 2nd edition, revised and supplemented. Moscow: GEOTAR-Media Publ., 2018: 496 (in Russ.)].
2. Карамов Э.В., Гашникова Н.М., Дроздов И.Г., Онищенко Г.Г. Мониторинг ВИЧ-инфекции в Евразии. Атлас вирусов иммунодефицита человека. Новосибирск: ЦЭРИС, 2009: 418. [Karamov E.V., Gashnikova N.M., Drozdov I.G., Onishchenko G.G. Monitoring of HIV infection in Eurasia. Atlas of human immunodeficiency viruses. Novosibirsk: TSERIS Publ., 2009: 418 (in Russ.)].
3. Weber J., Tatoud R., Fidler S. Postexposure prophylaxis, preexposure prophylaxis or universal test and treat: the strategic use of antiretroviral drugs to prevent HIV acquisition and transmission. AIDS. 2010; Suppl. 4: 27-39. DOI: 10.1097/01.aids.0000390705.73759.2c.
4. Stover J., Bertozzi S., Gutierrez J.P., Walker N., Stanecki K.A., Greener R., Gouws E., Hankins C., Garnett G.P., Salomon J.A., Boerma J.T., De Lay P., Ghys P.D. The global impact of scaling up HIV/AIDS prevention programs in low- and middle-income countries. Science. 2006; 311 (5766): 1474-1476. DOI: 10.1126/science.1121176.
5. Quinn T.C., Overbaugh J. HIV/AIDS in women: an expanding epidemic. Science. 2005; 308: 1582-1583. DOI: 10.1126/science.1112489.
6. Delva W., Abdool Karim Q. The HIV Epidemic in Southern Africa - Is an AIDS-Free Generation Possible? Curr. HIV/AIDS Rep. 2014; 11 (2): 99-108. DOI: 10.1007/ s11904-014-0205-0.
7. Гудима Г.О., Сидорович И.Г., Карамов Э.В., Хаитов Р.М. Современные стратегии биомедицинской профилактики ВИЧ-инфекции/СПИДа. Часть 1. Анти-ВИЧ/ СПИД-вакцины и антиретровирусная терапия. Иммунология. 2013; 34 (1): 4-9. [Gudima G.O., Sidorovich I.G., Karamov E.V., Khaitov R.M. Modern strategies for biomedical HIV/AIDS prevention. Part 1. Anti-HIV/
AIDS vaccines and antiretroviral therapy. Immunology. 2013; 34 (1): 4-9 (in Russ.)].
8. Grant R.M., Lama J.R., Anderson P.L., McMahan V., Liu A.Y., Vargas L., Goicochea P., CasapHa M., Guani- ra-Carranza J.V., Ramirez-Cardich M.E., Montoya-Her- rera O., Fernandez T., Veloso V.G., Buchbinder S.P., Chariyalertsak S., Schechter M., Bekker L.G., Mayer K.H., Kallas E.G., Amico K.R., Mulligan K., Bushman L.R., Hance R.J., Ganoza C., Defechereux P., Postle B., Wang F., McConnell J.J., Zheng J.H., Lee J., Rooney J.F., Jaffe H.S., Martinez A.I., Burns D.N., Glidden D.V. iPrEx Study Team. Preexposure chemoprophylaxis for HIV prevention in men who have sex with men. N. Engl. J. Med. 2010; 363 (27): 2587-2599. DOI: 10.1056/NEJMoa1011205.
9. Shattock R.J., Moore J.P. Inhibiting sexual transmission of HIV-1 infection. Nat. Rev. Microbiol. 2003; 1 (1): 2534. DOI: 10.1038/nrmicro729.
10. Mesman A.W., Geijtenbeek T.B. Pattern recognition receptors in HIV transmission. Front. Immunol. 2012; 3: 59. DOI: 10.3389/fimmu.2012.00059.
11. Cunningham A.L., Harman A., Nasr N. Initial HIV mucosal infection and dendritic cells. EMBO Mol. Med. 2013; 5 (5): 658-660. DOI: 10.1002/emmm.201202763.
12. Ochsenbauer C., Edmonds T.G., Ding H., Keele B.F., Decker J., Salazar M.G., Salazar-Gonzalez J.F., Shattock R., aynes B.F., Shaw G.M., Hahn B.H., Kappes J.C. Generation of transmitted/founder HIV-1 infectious molecular clones and characterization of their replication capacity in CD4 T lymphocytes and monocyte-derived macrophages. J. Virol. 2012; 86 (5): 2715-2728. DOI: 10.1128/ JVI.06157-11.
13. Harman A.N., Kim M., Nasr N., Sandgren K.J., Cameron P.U. Tissue dendritic cells as portals for HIV entry. Rev. Med. Virol. 2013; 23 (5): 319-333. DOI: 10.1002/rmv.1753.
14. Parrish N.F., Gao F., Li H., Giorgi E.E., Barbian H.J., Parrish E.H., Zajic L., Iyer S.S., Decker J.M., Kumar A., Hora B., Berg A., Cai F., Hopper J., Denny T.N., Ding H., Ochsenbauer C., Kappes J.C., Galimidi R.P., West A.P. Jr., Bjorkman P.J., Wilen C.B., Doms R.W., O'Brien M., Bhardwaj N., Borrow P., Haynes B.F., Mul- doon M., Theiler J.P., Korber B., Shaw G.M., Hahn B.H. Phenotypic properties of transmitted founder HIV-1. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2013; 110 (17): 6626-6633. DOI: 10.1073/pnas.1304288110.
15. Letvin N.L. Progress and obstacles in the development of an AIDS vaccine. Nat. Rev. Immunol. 2006; 6 (12): 930-939. DOI: 10.1038/nri1959.
16. Chang S.Y., Ko H.J., Kweon M.N. Mucosal dendritic cells shape mucosal immunity. Exp. Mol. Med. 2014; 46: e84. DOI: 10.1038/emm.2014.16.
17. Brandtzaeg P., Johansen F.E. Mucosal B cells: phenotypic characteristics, transcriptional regulation, and homing properties. Immunol. Rev. 2005; 206: 32-63. DOI: 10.1111/j.0105-2896.2005.00283.x.
18. Cerutti A., Chen K., Chorny A. Immunoglobulin responses at the mucosal interface. Annu. Rev. Immunol. 2011; 29: 273-293. DOI: 10.1146/annurev-immu- nol-031210-101317.
19. Su B., Xu K., Leder le A., Peressin M., Biedma M.E., Laumond G., Schmidt S., Decoville T., Proust A., Lambo- tin M., Holl V., Moog C. Neutralizing antibodies inhibit HIV-1 transfer from primary dendritic cells to autologous CD4 T lymphocytes. Blood. 2012; 120 (18): 37083717. DOI: 10.1182/blood-2012-03-418913.
20. Patton D.L., Sweeney Y.T., Balkus J.E., Hillier S.L. Vaginal and rectal topical microbicide develop-ment: safety and efficacy of 1.0% Savvy (C31G) in the pigtailed macaque. Sex Transm. Dis. 2006; 33 (11): 691-695. DOI: 10.1097/01.olq.0000216022.18321.d3.
21. Van Damme L., Ramjee G., Alary M., Vuylsteke B., Chan- deying V., Rees H., Sirivongrangson P., Mukenge-Tshiba- ka L., Ettiegne-Traore V., Uaheowitchai C., Karim S.S., Masse B., Perriens J., Laga M; COL-1492 Study Group. Effectiveness of COL-1492, a nonoxynol-9 vaginal gel, on HIV-1 transmission in female sex workers: a randomised controlled trial. Lancet. 2002; 360 (9338): 971-977. DOI: 10.1016/S0140-6736(02)11079-8.
22. Peterson L., Nanda K., Opoku B.K., Ampofo W.K., Ow- usu-Amoako M., Boakye A.Y., Rountree W., Troxler A., Dominik R., Roddy R., Dorflinger L.. SAVVY (C31G) gel for prevention of HIV infection in women: a Phase 3, double-blind, randomized, placebo-controlled trial in Ghana. PLoS One. 2007; 2 (12): e1312. DOI: 10.1371/ journal.pone.0001312.
23. Piret J., Desormeaux A., Bergeron M.G. Sodium lauryl sulfate, a microbicides effective against envel-oped and nonenveloped viruses. Curr. Drug Targets. 2002; 3 (1): 17-30. DOI: 10.2174/1389450023348037.
24. Zeitlin L., Hoen T.E., Achilles S.L., Hegarty T.A., Jer- se A.E., Kreider J.W., Olmsted S.S., Whaley K.J., Cone R.A., Moench T.R. Tests of Buffergel for contraception and prevention of sexually transmitted diseases in animal models. Sex Transm. Dis. 2001. 28 (7): 417-423. DOI: 10.1097/00007435-200107000-00010.
25. Van De Wijgert J., Fullem A., Kelly C., Mehendale S., Rugpao S., Kumwenda N., Chirenje Z., Joshi S., Taha T., Padian N., Bollinger R., Nelson K. Phase 1 Trial of the Topical Microbicide BufferGel: Safety Results From Four International Sites. J. Acquir. Immune Defic. Syndr. 2001; 26 (1): 21-27. DOI: 10.1097/00126334-20010101000003.
26. Neurath A.R., Strick N., Li Y.Y. Anti-HTV-1 activity of anionic polymers: a comparative study of can-didate microbicides. BMC Infect. Dis. 2002; 2: 27. DOI: 10.1186/1471-2334-2-27.
27. Skoler-Karpoff S., Ramjee G., Ahmed K., Altini L., Pla- gianos M.G., Friedland B., Govender S., De Kock A., Cassim N., Palanee T., Dozier G., Maguire R., Lahteen- maki P. Efficacy of Carraguard for prevention of HIV infection in women in South Africa: a randomised, double-blind, placebo-controlled trial. Lancet. 2008; 372 (9654): 1977-1987. DOI: 10.1016/S0140-6736(08)61842-5.
28. Fletcher P.S., Wallace G.S., Mesquita P.M., Shattock R.J. Candidate poly anion microbicides inhibit HIV-1 infection and dissemination pathways in human cervical explants. Retrovirology. 2006; 3: 46. DOI: 10.1186/17424690-3-46.
29. Zhernov Y.V., Krem S., Helfer M., Schindler M., Harir M., Mueller C., Hertkorn N., Avvakumova N.P., Konstantinov A.I., Brack-Werner R., Schmitt-Kopplindg P., Perminova I.V. Supramolecular combinations of humic polyanions as potent microbicides with polymodal an- ti-HIV-activities. New J. Chem. 2017; 41: 212-224. DOI: 10.1039/C6NJ00960C.
30. Zhernov Y. Natural humic substances interfere with multiple stages of the replication cycle of human immunodeficiency virus. J. Allergy. Clin. Immunol. 2018; 141 (2): AB233. DOI: 10.1016/j.jaci.2017.12.737.
31. Жернов Ю.В. Анализ цитотоксичности гуминовых веществ пелоидов. Известия Самарского научного центра РАН. 2011; 13 (1): 1996-1998. [Zhernov Yu.V. Analysis of cytotoxicity of humic substances of peloids. Izvestiya Samarskogo nauchnogo centr RAN. 2011; 13 (39): 1996-1998 (in Russ.)].
32. Аввакумова Н.П., Жданова А.В., Глубокова М.Н., Жернов Ю.В. Влияние гуминовых кислот пелоидов на процессы свободнорадикального окисления. Известия Самарского научного центра РАН. 2011; 13 (8): 19601963. [Avvakumova N.P., Zhdanova A.V., Glubokova M.N., Zhernov Yu.V. The effect of humic acids on the processes of free radical oxidation. Izvestiya Samarskogo nauchnogo centra RAN. 2011; 13 (8): 1960-1963 (in Russ.)].
33. Schneider J., Weis R., Manner C., Kary B., Werner A., Seubert B.J., Riede U.N. Inhibition of HIV-1 in cell culture by synthetic humate analogues derived from hydro- quinone: mechanism of inhibition. Virology. 1996; 218 (2): 389-395. DOI: 10.1006/viro.1996.0208.
34. Joone G.K., Dekker J., van Rensburg C.E. Investigation of the immunostimulatory properties of oxihu-mate. Z. Naturforsch C. 2003; 58 (3-4): 263-267. DOI: 10.1515/ znc-2003-3-421.
35. O'Keefe B.R., Vojdani F., Buffa V., Shattock R.J., Mon- tefiori D.C., Bakke J., Mirsalis J., d'Andrea A.L., Hume S.D., Bratcher B., Saucedo C.J., McMahon J.B., Pogue G.P., Palmer K.E. Scaleable manufacture of HIV- 1 entry inhibitor griffithsin and validation of its safety and efficacy as a topical microbicide component. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2009; 106 (15): 6099-6104. DOI: 10.1073/pnas.0901506106.
36. Di Fabio S., Van Roey J., Giannini G., van den Mooter G., Spada M., Binelli A., Pirillo M.F., Germinario E., Belar- delli F., de Bethune M.P., Vella S. Inhibition of vaginal trans-mission of FflV-l in hu-SCID mice by the nonnucleoside reverse transcriptase inhibitor TMC120 in a gel formulation. AIDS. 2003; 17 (11): 1597-1604. DOI: 10.1097/01.aids.0000072663.21517.63.
37. Abdool Karim Q., Abdool Karim S.S., Frohlich J.A., Grobler A.C., Baxter C., Mansoor L.E., Kharsany A.B.,
Sibeko S., Mlisana K.P., Omar Z., Gengiah T.N., Maarschalk S., Arulappan N., Mlotshwa M., Morris L., Taylor D.; CAPRISA 004 Trial Group. Effectiveness and safety of tenofovir gel, an antiretroviral microbicide, for the prevention of HIV infection in women. Science. 2010; 329 (5996): 1168-1174. DOI: 10.1126/science.1193748.
38. Lederman M.M., Veazey R.S., Offord R., Mosier D.E., Dufour J., Mefford M., Piatak M. Jr., Lifson J.D., Sal- kowitz J.R., Rodriguez B., Blauvelt A., Hartley O. Prevention of vaginal SHIV transmission in rhesus macaques through inhibition of CCR5. Science. 2004; 306 (5695): 485-487. DOI: 10.1126/science.1099288.
39. Adlin Jino Nesalina J., Anton Smith A. Preparation and evaluation of chitosan nanoparticles containing zidovudine. Asian. J. Pharm. Sci. 2012; 7 (1): 80-84.
40. Tsai C.C., Emau P., Jiang Y., Agy M.B., Shattock R.J., Schmidt A., Morton W.R., Gustafson K.R., Boyd M.R. Cyanovirin-N inhibits AIDS virus infec-tions in vaginal transmission models. AIDS Res. Hum. Retroviruses. 2004; 20 (1): 11-18. DOI: 10.1089/088922204322749459.
41. Eckstein P., Jackson M.C., Millman N., Sobrero A.J. Comparison of vaginal tolerance tests of spermi-cidal preparations in rabbits and monkeys. J. Reprod. Fertil. 1969; 20 (1): 85-93.
42. Dudek T.E., No D.C., Seung E., Vrbanac V.D., Fadda L., Bhoumik P., Boutwell C.L., Power K.A., Gladden A.D., Battis L., Mellors E.F., Tivey T.R., Gao X., Altfeld M., Luster A.D., Tager A.M., Allen T.M. Rapid Evolution of
HIV-1 to Functional CD8+ T Cell Responses in Humanized BLT Mice. Sci. Transl. Med. 2012; 4 (143): 143ra98. DOI: 10.1126/scitranslmed.3003984.
43. Maher D., Wu X., Schacker T., Horbul J., Southern P. HIV binding, penetration, and primary infection in human cervicovaginal tissue. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2005; 102 (32): 11504-11509. DOI: 10.1073/pnas.0500848102.
44. Cummins J.E. Jr., Guarner J. Flowers L., Guenther P.C., Bartlett J., Morken T., Grohskopf L.A., Paxton L., Dez- zutti C.S. Preclinical testing of candidate topical micro- bicides for anti-human immunodeficiency virus type 1 activity and toxicity in a human cervical explant culture. Antimicrob. Agents Chemother. 2007; 51 (5): 1770-1779. DOI: 10.1128/AAC.01129-06.
45. Lackman-Smith C., Osterling C., Luckenbaugh K., Man- kowski M., Snyder B., Lewis G., Paull J., Profy A., Ptak R.G., Buckheit R.W. Jr., Watson K.M., Cummins J.E. Jr., Sanders-Beer B.E. Development of a comprehensive human immunodeficiency virus type 1 screening algorithm for discovery and preclinical testing of topical micro- bicides. Antimicrob. Agents Chemother. 2008; 52 (5): 1768-1781. DOI: 10.1128/AAC.01328-07.
46. Watson K.M., Buckheit C.E., Buckheit R.W. Jr. Comparative evaluation of virus transmission inhibition by dual-acting pyrimidinedione microbicides using the mi- crobicide transmission and sterilization assay. Antimi- crob. Agents Chemother. 2008; 52 (8): 2787-2796. DOI: 10.1128/AAC.01657-07.