ВИЧ в организме претерпевает генетические изменения, и именно поэтому его так трудно поймать и обезвредить. Исследователи впервые детально проанализировали эти изменения вируса и параллельные изменения вырабатываемых антител у одного отдельно взятого человека. Им удалось понять, каким путем расширяются возможности нейтрализации вируса, и найти наиболее удачного кандидата для разработки универсальной ВИЧ-вакцины.
В организме человека, зараженного ВИЧ, иммунные клетки В-лимфоциты вырабатывают антитела к вирусу. Но ВИЧ постоянно мутирует, появляются новые генетически измененные клоны, на которые эти антитела уже не действуют. По этой же причине слабо действуют вакцины от ВИЧ, которые ученые создают на основе белков вируса: они вызывают образование антител только против конкретного клона.
Мечта всех исследователей — создать вакцину, вызывающую образование антител широкого спектра действия.
Команда под руководством Бартона Хайнса, директора Института вакцин человека при Университете Дьюка в Дареме, сделала большой шаг в этом направлении. Ученые впервые проследили в организме инфицированного человека эволюцию вируса практически от момента заражения и параллельную эволюцию антител — как говорят генетики, коэволюцию вируса и антител. Причем, говоря о мутациях антител-белков, они, естественно, имеют в виду мутации тех генов, которые кодируют эти белки. Результаты работы исследователи опубликовали в журнале Nature.
Ученые наблюдали за пациентом африканского происхождения, инфицированным ВИЧ-1, и проследили у него изменения вируса и антител, начиная с 4-й недели после заражения. Каждую неделю на протяжении трех лет у него брали анализ крови и изучали, какие мутации претерпевает вирус и какие антитела образуются к вирусным белкам. Надо сказать, что доброволец, принявший участие в исследовании, относился к тем 20% инфицированных индивидуумов, иммунные клетки которых образуют антитела широкого спектра действия. Так что ему, можно сказать, повезло по сравнению с другими.
А антитела широкого спектра действия являются таковыми, поскольку нацелены на консервативные участки оболочки вируса, которые меньше всего меняются у разных генетических клонов.
Оказалось, что штамм ВИЧ-1, которым был инфицирован пациент (исходный вирус), через три месяца после заражения начинал мутировать в участках связывания с CD4-лимфоцитами, ключевыми для иммунного ответа. Анализируя образующиеся антитела, ученые выделили белок-антитело CH103, который нейтрализует примерно 55% генетических клонов ВИЧ-1. Этот белок связывается с гликопротеином оболочки вируса gp120 — довольно консервативной мишенью. Белок CH103 тоже мутирует, но эти мутации приводят к расширению его возможностей — он приспосабливается к связыванию с гликопротеином разных клонов, возникших от исходного вируса.
Свойства антитела широкого спектра действия CH103 приобретает постепенно — примерно за 14 недель со времени заражения. Причем для этого ему требуется меньше мутаций, показали ученые, чем другим белкам.
Вирусологи изучили кристаллическую структуру белка CH103, который связывается с вирусным гликопротеином gp120 на поверхности лимфоцитов CD4.
«Мы впервые нанесли на карту не только путь эволюции антитела, но и путь эволюции вируса, определив последовательность событий, приводящих к широкому спектру действия», — сказал Хайнс.
Полученные результаты делают белок CH103 наиболее подходящим кандидатом для разработки эффективной вакцины, которая бы справлялась с генетически измененным ВИЧ-1.
Ученые предположили, что иммунизация участком оболочки вируса, содержащим gp120, вызовет образование CH103 иммунными клетками, а в дальнейшем пойдет коэволюция вируса и белка, которая и приведет к расширению возможностей антитела для нейтрализации вируса. Такова основная идея «дорожной карты» для создания универсальной вакцины от ВИЧ.