По мнению исследователей, новый способ создания белков, которые могут проникать через защитное покрытие ВИЧ, может стать шагом к пониманию ключевых компонентов, необходимых для разработки вакцины против вируса.
Используя компьютерное моделирование, группа исследователей под руководством Пенн Стейт разработала и создала белки, имитирующие различные поверхностные характеристики ВИЧ. После иммунизации белками у кроликов выработались антитела, способные связываться с вирусом.
"Мы смогли показать, что, используя наши разработанные белки, кровь способна спонтанно генерировать антитела, которые могут ингибировать инфекцию ВИЧ на клеточных моделях," сказал Чэн Чжу, научный сотрудник Государственного медицинского колледжа Пенсильвании. "Когда мы инкубировали вирус ВИЧ, его инфекционность была резко снижена за счет крови кроликов."
Чжу добавил, что исследование, опубликованное сегодня (фев. 27) в Nature Communications – предлагает новый способ создания белков для вакцин.
"Разработанные нами белки или иммуногены не являются готовым продуктом, но мы смогли продемонстрировать доказательства того, что это возможно," Чжу сказал. "Более того, также очень интересно, что мы смогли создать новый метод адаптации производства белков, который может открыть двери для разработки вакцин и от других инфекций."
Хотя миллионы людей во всем мире живут с ВИЧ, на создание вакцины против вируса ссылаются исследователи. Вакцины работают, обучая иммунную систему, где к вирусу могут прикрепиться антитела, прежде чем его нейтрализовать. Чтобы создать вакцину, исследователи сначала должны идентифицировать это пятно.
Николай Дохолян, Г. Профессор Томаса Пассананти и заместитель председателя по исследованиям в отделе фармакологии Пенсильванского университета объяснил, что разработка вакцины от ВИЧ затруднена, поскольку вирус постоянно мутирует.
"Даже если мы разработаем антитело к определенному штамму вируса, это антитело может даже не заметить следующий штамм вируса," Дохолян сказал. "Чтобы разработать широко нейтрализующие антитела – антитела, которые нейтрализуют несколько штаммов вируса, – нам нужно найти что-то, что остается постоянным на вирусе, чтобы эти антитела могли зацепиться за него."
По словам Дохоляна, ВИЧ использует углеводную оболочку для защиты белка на своей поверхности под названием Env. Хотя этот белок может быть потенциальной мишенью для вакцин, углеводное покрытие затрудняет или делает невозможным доступ антител к нему и его нейтрализацию.
Но иногда в этом покрытии естественным образом появляются дыры, из-за чего белок Env подвергается действию потенциальных антител. Чжу сказал, что он и другие исследователи хотели найти способ нацеливаться на эти дыры.
"Идея состоит в том, чтобы сделать молекулярную операцию, чтобы скопировать участки поверхности вируса и вставить их на другие доброкачественные белки, чтобы они выглядели, но не действовали, как белок Env," Чжу сказал. "Надеюсь, это позволит иммунной системе распознавать вирус и создавать антитела для его нейтрализации в будущем."
Исследователи использовали вычислительные модели для создания белков, имитирующих консервативную поверхность белков различных штаммов ВИЧ, которые будут использоваться в вакцине. Дохолян сказал, что, хотя обычно белки создаются путем изменения одной аминокислоты за раз, они хотели попробовать другой подход.
"Вместо того, чтобы менять одну аминокислоту за раз, большая поверхность штамма ВИЧ разрезается, а затем вставляется в другой белок," Дохолян сказал. "Возможность делать эти серьезные молекулярные операции – важная веха, и очень интересно, что эта стратегия сработала с очень высокой точностью."
После создания иммуногенов, которые использовали новые белки, имитирующие ВИЧ, исследователи иммунизировали кроликов и брали образцы крови один раз в месяц. Проанализировав образцы, исследователи обнаружили, что в крови содержатся антитела, способные связываться с ВИЧ.
Исследователи заявили, что, хотя результаты многообещающие, предстоит еще многое сделать.
"Важно, что мы смогли вызвать иммунный ответ на ВИЧ и показать, что это возможно, в качестве доказательства концепции," Дохолян сказал. "Но нам все еще необходимо улучшить нейтрализующие способности антител и другие аспекты, прежде чем они станут жизнеспособной вакциной."
Дохолян сказал, что в будущем метод дизайна белков потенциально может помочь в создании и персонализации вакцин от различных заболеваний в различных регионах мира.
"Заболевания могут различаться в зависимости от местоположения, например, в разных странах или регионах существуют разные штаммы ВИЧ," Дохолян сказал. "Если мы сможем легко настроить белки для вакцин, это хороший пример того, где персонализированная медицина будет играть важную роль."