Искусственные белки могут приводить к появлению антител, борющихся с ВИЧ

  Исследователи разработали новый метод создания искусственных белков, способных обходить защитное покрытие ВИЧ, позволяя антителам нейтрализовать ген Env, с помощью которого вирус может связываться и проникать в иммунные клетки человека.

  В конце 2017 года более 36 миллионов человек жили с вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ) и более 70 миллионов пострадало с начала эпидемии. Только в 2017 году из этих 70 миллионов примерно 35 умерли от ВИЧ и 940 000 умерли от болезней, связанных с ВИЧ.

  Вирус иммунодефицита человека - это заболевание, которое повреждает клетки иммунной системы и резко снижает способность организма сопротивляться обычным инфекциям и болезням. Симптомы этого вируса включают гриппоподобную болезнь примерно через 2-6 недель после заражения, за которой следует прогрессирующее ослабление иммунной системы. ВИЧ не обязательно сопровождается какими-либо симптомами после непродолжительной болезни, и многие инфицированные люди не знают, что они заражены. Хотя и существуют эффективные методы лечения, которые позволяют людям с ВИЧ жить полноценной и здоровой жизнью, до сих пор не удалось создать эффективную вакцину от ВИЧ.

  Николай Дохолян, профессор и заместитель директора по исследованиям на кафедре фармакологии в штате Пенсильвания, говорит, что это связано с тем фактом, что вирус ВИЧ постоянно мутирует. Кроме того, ВИЧ имеет углеводное покрытие, которое защищает Env- белок, найденный на поверхности вируса. Это покрытие защищает белок, который вакцины обычно могут обнаружить и нейтрализовать.

  “Даже если мы разработаем антитело для определенного штамма вируса, это антитело, возможно, даже не обнаружит следующий штамм вируса”,- говорит Николай Дохолян.

  Дохолян заявляет, что для создания антитела, которое может распознавать и нейтрализовать многочисленные штаммы вируса, ученым необходимо “найти что-то, что остается в вирусе неизменным, за что эти антитела могли бы зацепиться”.

  Однако отверстия (называемые «гликановыми дырами») в углеводном покрытии возникают естественным образом, а значит, антитела могут достигать белка Env.

  Как объясняет Чен Чжу, ведущий автор работы, для того, чтобы нацелиться на эти дыры, ученые могли бы провести “молекулярную хирургию, чтобы скопировать участки поверхности вируса и вставить их в различные, доброкачественные белки, чтобы они выглядели, но не оказывали такого же действия, как белок Env.“ Чжу надеется, что эта тактика «позволит иммунной системе определять вирус и создавать антитела для его нейтрализации в будущем».

  Для исследования ученые путем вычислений разработали эпитопы, которые имитируют поверхность Env, посредством трансплантации эпитопа, в котором «цель находится на каркасе белка-носителя с сохраненными структурными свойствами», как объясняется в публикации в Nature Communications.

  Ученые обнаружили, что естественно возникающие гликановые дыры при ВИЧ-1 можно использовать с каркасными иммуногенами, которые фокусируют иммунные ответы, и конусообразными капсидами ВИЧ-1, которые обнаружены на белке gp120- гликопротеине, находящемся на поверхности ВИЧ.

  Чтобы добиться реакции нейтрализации вируса, которая работает для широкого спектра, как предполагает исследование, «введение смеси из миметиков конусов и белка Env SOSIP, в котором отсутствуют соответствующие конусные гликаны в последовательностях и комбинациях», может быть возможным методом, используемым в разработке вакцин.

  Анализ образцов крови выявил антитела, способные связываться с ВИЧ. Испытания  нейтрализации проводились с использованием панели псевдовирусов ВИЧ-1, содержащих специфичные для изолята белки Env, и инкубирования вируса с сывороткой крови кролика.Что касается эффективности ингибирования ВИЧ-1, то в исследовании отмечается, что оно было «незначительным» для сывороток против вируса, хотя «согласованность действий против множественных изолятов псевдовирусов Env ВИЧ-1 свидетельствует о высокой активности».

  Чжу объясняет, что с помощью исследования они «смогли показать, что с использованием разработанных ими белков кровь способна самопроизвольно генерировать антитела, которые могут ингибировать инфекцию ВИЧ на клеточных моделях».

  “Когда мы инкубировали вирус ВИЧ, его инфекционность была резко ослаблена кровью кролика”, - заявляет Чен Чжу.

  Хотя в исследовании утверждается, что «концептуальная разработка белка активизировала усилия по разработке вакцины», Чжу поясняет, что созданные иммуногены не являются «итоговым продуктом». Однако Чжу воодушевляется тем, что «это было очень интересно, что они смогли создать новый метод, позволяющий адаптировать белки, который также может сделать возможными разработки вакцин для других инфекций».

  Заглядывая в будущее борьбы с ВИЧ и учитывая возрастающую роль персонализированной медицины, Дохолян говорит, что способность антител нейтрализовать вирус до сих пор требует улучшения, прежде чем они получат «жизнеспособную вакцину». Но, если ученые смогут легко изменять белки для различных  вакцин, то это будет хорошим примером того, как персонализированная медицина играет свою роль».

  “В будущем метод разработки белка может потенциально помочь в создании и персонализации вакцин против различных заболеваний в различных регионах мира”, - Николай Дохолян.