Как и коронавирус, циркулирующие вирусы ВИЧ-1 (самый распространенный и наиболее агрессивный вариант из двух наиболее известных разновидностей, вызывающих болезнь) мутируют в различные варианты, что создает проблемы для ученых, разрабатывающих вакцины для защиты людей от ВИЧ/СПИДа.
«Разработка вакцины против СПИДа была проблемой на протяжении десятилетий отчасти потому, что нашей иммунной системе трудно распознавать все разнообразные варианты быстро мутирующего вируса ВИЧ, который является причиной СПИДа», - сказал Брэндон ДеКоски, доцент кафедры фармацевтической химии и химии. нефтяная инженерия в Канзасском университете.
За последние пять лет был достигнут огромный прогресс в определении более эффективных методов вакцинации для защиты от множества различных вариантов ВИЧ-1. Одним из важных шагов стало то, что ученые Центра исследования вакцин Национального института аллергии и инфекционных заболеваний обнаружили многообещающее антитело под названием vFP16.02.
Антитела - это белки, которые иммунная система использует для нацеливания и уничтожения патогенов и вирусов. Ученые из Национального института здравоохранения определили, что vFP16.02, стимулированный вакциной, может эффективно бороться с ВИЧ-1.
Чтобы лучше понять обещание иммунных ответов, подобных vFP16.02, в качестве основы для возможной вакцины против ВИЧ-1, команда Центра исследований вакцин NIH / NIAID объединилась с Лабораторией иммунной инженерии Фармацевтической школы KU, где ученые в лаборатории ДеКоски приступили к пониманию того, как одни и те же подходы на основе антител могут быть еще более мощными в борьбе с различными антигенами ВИЧ.
Их обнадеживающие результаты были только что опубликованы в рецензируемом журнале Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ), демонстрируя несколько важных механистических характеристик иммунной защиты, включая силу связывания антитела, напрямую коррелированную с его способностью нейтрализовать ВИЧ-1.
Со-ведущий автор Бхарат Мадан, научный сотрудник лаборатории ДеКоски, руководил работой.
«Мы хотели посмотреть, сможем ли мы еще больше увеличить эффективность и степень нейтрализации этого антитела», - сказал Мадан. "Это означает, что вы можете дать кому-то меньшее количество антител в качестве профилактики, и это вызовет гораздо лучший и более широкий иммунный ответ. Существуют различные варианты вирусов ВИЧ - теперь я думаю, что вы, должно быть, слышали о различных версиях вируса. SARS-CoV-2 похож на британский вариант и южноафриканский вариант - аналогично, ВИЧ также весьма разнообразен».
Мадан и его коллеги использовали высокопроизводительные скрининговые платформы на основе модифицированных дрожжевых клеток для отображения вариантов белков антител, а расширенная сортировка клеток и секвенирование ДНК следующего поколения исследовали обширную библиотеку возможных мутаций антитела vFP16.02.
Они проанализировали реакцию антител против 208 различных штаммов ВИЧ и «определили генетические, структурные и функциональные особенности, связанные с улучшением или пригодностью антител».
«В этом исследовании Бхарат и его коллеги создали искусственные пути иммунного ответа против ВИЧ-1, чтобы определить, что работает, а что нет для достижения лучшей защиты от ВИЧ-1. Результаты были немного неожиданными и показали, что путь к эффективной защите от ВИЧ-1 может быть намного короче, чем мы думали ранее », - Брэндон ДеКоски, доцент кафедры фармацевтической химии, химической и нефтяной инженерии, Канзасский университет.
Исследование было сосредоточено на улучшении структурных и биофизических свойств антител, которые связываются со слитым пептидом ВИЧ, «известным уязвимым участком на ВИЧ-1».
«В этом антителе есть определенные области, которые более склонны к принятию мутации, которая может повысить аффинность связывания с гибридным пептидом», - сказал Мадан. «Мы обнаружили вариант или мутацию - своего рода кластер в нижней части антитела, который мы называем каркасной областью, - который может увеличивать силу связывания и коррелирует не с конкретным вариантом, а с более разнообразными штаммами ВИЧ"
Наиболее эффективные варианты в библиотеке мутантов усиливали способность vFP16.02 распознавать и связываться как с растворимыми гибридными пептидами, так и с полным белком оболочки ВИЧ-1, который участвует в проникновении вируса в клетки-хозяева. Эти варианты антител, которые имели мутации, сконцентрированные в каркасных областях антител, достигли 37% ширины нейтрализации по сравнению с 28% нейтрализации немодифицированного антитела vFP16.02.
Хотя эта работа не приведет сразу к разработке вакцины, она может указать путь вперед для вакцин, которые будут защищать от множества вариантов ВИЧ-1.
«В исследовании глубоко изучаются механизмы того, как иммунная система специфически распознает ВИЧ-1, что приводит к защитным эффектам», - сказал Декоски. «Это раскрывает некоторые ключевые идеи о том, как наилучшим образом воздействовать на белки ВИЧ-1 при разработке вакцин следующего поколения».
ИСТОЧНИК: Madan, B., et al. (2021) Mutational fitness landscapes reveal genetic and structural improvement pathways for a vaccine-elicited HIV-1 broadly neutralizing antibody. Proceedings of the National Academy of Sciences
Journal information