Доктор Уилтон Уильямс на IAS 2023. Фото ©Конор Эшли/IAS
Потенциальная вакцина против ВИЧ доказала, что она может направлять В-клетки, ту часть иммунной системы, которая вырабатывает антитела, на выработку антител широкого спектра действия (bNAb), способных блокировать проникновение в Т-клетки многих штаммов ВИЧ. Доктор Уилтон Уильямс из Университета Дьюка, США, рассказал о вакцине-кандидате в ходе пленарного выступления на 12-й конференции Международного общества по борьбе со СПИДом, посвященной науке о ВИЧ (IAS 2023).
Определенная часть “шипа” слияния gp41 ВИЧ, на который нацелены антитела и который они нейтрализуют, остается открытой лишь на несколько секунд в процессе слияния вируса и клетки. Таким образом, эти BNAB также были сконструированы для прикрепления к вирусной мембране, прилегающей к шипам, расщепление которых на белки gp120 и gp41 инициирует последовательность слияния. В решающий момент “проксимальная внешняя область мембраны” gp41 (MPER) раскрывается, и антитело, которое ждало своего часа, прикрепленное к вирусной мембране, может “наброситься” и быстро блокировать его действие. (Чем более “закрытой” является форма gp41 и чем меньше времени подвергается воздействию его MPER, тем больше разница между так называемыми вирусами 1-го уровня, которые легко нейтрализовать, и вирусами 2-го уровня, которые трудно нейтрализовать.)
Эта вакцина является еще одним примером так называемого нацеливания на зародышевую линию – подхода, который “тренирует” В-клетки становиться все более и более чувствительными к ВИЧ и вырабатывать антитела, обладающие все большей активностью и широтой действия в отношении той части вируса, к которой они чувствительны.
Причина, по которой необходимо воздействовать на зародышевую линию, заключается в том, что обычная вакцина не вырабатывает антитела, способные нейтрализовать ВИЧ.
Многие вирусы, такие как тот, который вызывает COVID, вызывают сильные иммунные реакции. Они могут быть направлены против очень специфической части вируса – в случае COVID, его остроконечного белка. Для сравнения, ВИЧ вызывает неэффективный иммунный ответ при первом попадании в организм. Это объясняется тем, что он, естественно, менее иммуногенен, чем другие вирусы; потому что он нарушает иммунный ответ, преимущественно инфицируя те самые клетки, которые обычно управляют противовирусным иммунитетом; и потому что он чрезвычайно изменчив, поэтому вырабатываемые антитела работают только против (“нейтрализуют”) очень специфических вирусных штаммов, и ВИЧ может легко заразиться. мутируй подальше от них.
bNAb – это широко нейтрализующие, “гипермутированные” антитела, которые обладают способностью воздействовать на наиболее “консервативные” части ВИЧ и проникать в них, то есть на компоненты, которые он в наименьшей степени может изменить генетически. Благодаря этому они могут нейтрализовать более широкий спектр подтипов этого общеизвестно изменчивого вируса.
В конечном итоге BNAB образуются в организме примерно 15% людей с хронической ВИЧ-инфекцией, и к этому времени становится слишком поздно применять их. Мы также знаем, что где-то в иммунной системе существует несколько В–клеток, способных вырабатывать bNAb – или превращаться в клетки, которые могут это делать (В-клетки могут мутировать, вырабатывая нейтрализующие антитела). Но они чрезвычайно редки, и их способность вырабатывать BNAB может изначально существовать только в качестве потенциала. Цель нацеливания на зародышевую линию – “натренировать” эти клетки-предшественники, чтобы они стали закаленными в борьбе с вирусами.
BNAB, которые надеялись получить исследователи, уже были выделены из крови людей, у которых они были, и их нейтрализующая способность в целом была оценена количественно. Два из них, которые, как было установлено, обладают наибольшим сродством к вирусной мембране и наиболее сильным MPER-ответом, называются 2F5 и m66.6. Но цель вакцины на основе bNAb заключается в том, чтобы вызвать образование этих антител у ВИЧ-отрицательных людей, так что любая попытка заражения вирусом наталкивается на блокаду bNAb, которые уже распознают его.
Доктор Уилтон Уильямс рассказал на конференции, что вакцина, которая вызвала образование этих BNAB – в исследовании, известном как HVTN 133, – была относительно простой конструкцией. Он состоит из липидной наночастицы – капли жира, которая содержит три относительно коротких “эпитопа”. Это участки вирусного белка длиной всего в несколько звеньев, которые вызывают сильную и специфическую реакцию антител. Один из них был частью последовательности MPER в gp41.
Первоначально предполагалось, что вакцина будет введена в виде четырех прививок на нулевом, третьем, шестом и двенадцатом месяцах исследования. Повышенная связывающая способность (аффинность) и специфичность вырабатываемых антител будут продемонстрированы с помощью лабораторного анализа на чашках, в котором используется тип модифицированных раковых клеток (называемых TZM-bl), которые ВИЧ заражает легче, чем клетки CD4. Чем больше заражение этих клеток блокировалось, тем сильнее и шире были нейтрализующие способности антител.
Двадцати участникам должны были дать вакцину, а четверым – плацебо. Однако в середине исследования его пришлось прекратить. У одного из участников развилась тяжелая аллергическая реакция (анафилаксия) на один из “буферных” компонентов вакцины – обычно инертный химический материал полиэтиленгликоль или ПЭГ, который часто используется для повышения стабильности и периода полураспада вводимых лекарств. Хотя аллергия на ПЭГ встречается очень редко, исследователи планируют повторить исследование, используя вакцину, не содержащую ПЭГ. Ожидается, что это не повлияет на ее иммуногенность.
На данный момент всем 20 реципиентам вакцины было сделано по две прививки, пятерым участникам также была сделана третья прививка, и никто не получил все четыре прививки. Было обнаружено, что после второй прививки у всех, кроме одного (95%) реципиентов вакцины, был иммунный ответ на область MPER гена gp41; у 65% был специфический ответ на тот же пептид (последовательность компонентов MPER), что и у уже изученного bNAb 2E5; и у 35% вакцины был обнаружен специфический ответ на тот же пептид (последовательность компонентов MPER), что и у уже изученного bNAb 2E5. у реципиентов уже развилось заметное количество В-клеток, способных продуцировать такие антитела.
Только 0,03%, или менее одного из трех тысяч, В-клеток, которые хоть как-то отреагировали на MPER, развили эту способность, но дело в том, что в ситуациях реальной инфекции сравнительно редкие В-клетки могут интенсивно размножаться и превращаться в фабрики антител.
Затем исследователи обратили свое внимание на пятерых человек, которые получили три прививки.
Используя метод, называемый проточной цитометрией, они выделили отдельные В-клетки, которые были реактивны к последовательности MPER ВИЧ. Они выделили лишь небольшое их количество – в общей сложности 80 клеток от пяти участников – и из них отобрали 38 отдельных клеток, которые затем клонировали, превратив первоначальные 38 в достаточное количество клеток, чтобы блокировать заражение ВИЧ клеток TZM-bl в лабораторном анализе.
Было подсчитано, что в двух странах, которые лучше всего реагировали на вакцинацию, доля всех В-клеток, способных продуцировать BNAB типа 2E5, увеличилась с менее чем одного на миллион до первой прививки до одного на 15 000 после третьей.
Из 36 видов клонированных клеток, полученных исследователями, 14 нейтрализовали штаммы ВИЧ 1–го уровня, но, по словам доктора Уильямса, “поразительно”, что два (5%) штамма ВИЧ 2-го уровня были нейтрализованы, что свидетельствует об истинном bNAb.
Гены этих двух типов В-клеток были секвенированы. Было обнаружено, что они были обогащены определенными генными последовательностями, которые были необычны в исходном состоянии, что доказывает, что В-клетки отреагировали на вакцину, создав “поликлональный гетерологичный ответ bNAb”, другими словами, достаточно широкий, чтобы справиться с несколькими штаммами ВИЧ.
Наиболее распространенным компонентом антител, вырабатываемых клонированными клетками, была длина белка антител, обнаруженная в семи из них, но она значительно варьировалась по своему составу, составляя от 14 до 23 аминокислот, что, опять же, свидетельствует о широте их действия. Это было названо клональной линией DH1317, что означает, что ее развитие можно проследить с помощью филогенетического древа, чтобы показать клетки, которые, должно быть, произошли от предшественников.
Они обнаружили, что 11 различных версий клонированных В-клеток развили способность продуцировать антитела, способные нейтрализовать вирусы ВИЧ второго уровня.
Однако хочу вас предостеречь. Только 15% вирусов ВИЧ уровня 2, отобранных из группы различных разновидностей, могут быть нейтрализованы антителами, экспрессируемыми клетками DH1317, хотя доля вирусов подтипа В может быть выше (35%) (подтип В – это тот, который поражает преимущественно гомосексуальное население в странах с высоким уровнем дохода). Однако, хотя клетки DH1317 не экспрессировали антител, которые могли бы в целом нейтрализовать преобладающие африканские подтипы (A и C), они обнаружили доказательства того, что развиваются последовательности, способные их нейтрализовать, и что антитела из этих В-клеток способны нейтрализовать некоторые вирусы уровня 1.
Дополнительным доказательством того, что вакцина подталкивала В-клетки к созданию правильного типа BNAB, стал тот факт, что антитела, полученные от двух наиболее эффективных представителей клональной линии DH1317, также обладали наибольшим сродством к связыванию с липидной мембраной вируса, а также с его белковой последовательностью MPER, показывающий, что предполагаемый механизм его действия, по-видимому, подтверждается в реальности.
Это может показаться далеким от доказательства того, что такая вакцина может вырабатывать эффективные антитела против ВИЧ в ходе масштабного испытания эффективности. Но это еще одно доказательство того, что концепция, которая казалась сугубо теоретической и неуловимой, – идея подталкивания иммунной системы к выработке реакции на ВИЧ, которая не возникает естественным образом, – может быть реализована на практике.
Теперь исследователи намерены повторить HVTN 133 в новом исследовании с использованием препарата, не содержащего ПЭГ, и как минимум четырех прививок, как и предполагалось изначально.
Уилтон Уильямс надеется на улучшение результатов в следующем исследовании. “Отсутствие дополнительной широты охвата связано с недостаточным созреванием аффинности bNAb и недостаточным признанием разнообразия последовательностей ВИЧ”, – сказал он.
Рекомендации
Уильямс У. разработал иммуногены для борьбы с ВИЧ-1, чтобы индуцировать реакцию широко нейтрализующих антител (bNAb). 12-я научная конференция IAS по ВИЧ, Брисбен, пленарное заседание, PL01, 2023.
Ознакомьтесь с подробностями этой сессии на веб-сайте конференции.
Обновление: 14 сентября 2023 года в эту статью были внесены поправки, исправляющие название исследования (HVTN 133, а не HPTN 133).
