Успешное применение вакцины от ВИЧ оставило подпись в транскриптоме
У самой многообещающей вакцины против ВИЧ исследователи обнаружили подпись, которая появляется после удачной вакцинации. В статье, опубликованной в журнале Science Translational Medicine, исследователи приводят анализ транскриптомов клеток крови двух групп обезьян, участвовавших в тестировании прививки от двух типов вируса иммунодефицита: для каких-то обезьян она сработала, а для других почему-то нет. В результате сравнения ученые обнаружили изменение в активности группы генов В-клеток, ассоциированное с защищенностью от ВИЧ. Интересно, что аналогичная подпись нашлась и у добровольцев, успешно привившихся от ВИЧ предыдущей потенциальной вакциной RV144, которая в итоге не прошла испытания.
Несмотря на то, что на борьбу с ВИЧ тратится достаточно много ресурсов, эффективная вакцина для широкого применения до сих пор отсутствует. Большинство кандидатов не проходят клинические испытания и оказываются малоэффективны из-за многообразия и высокой изменчивости штаммов ВИЧ. Ситуация изменилась в прошлом году, когда исследователи сообщили об успешном завершении первого этапа клинических испытаний так называемой «мозаичной» вакцины. Она была создана на основе аденовирусного вектора Ad26 с фрагментами трех вирусных белков, характерных для основных штаммов, а в качестве адъюванта — усилителя вакцины — был взят гликопротеин gp140 штамма HPV1.
Этот вариант был проверен на обезьянах и нескольких добровольцах из группы риска и показал свою безопасность и высокую — по сравнению с предыдущими попытками — эффективность против ВИЧ и его аналогов. У приматов есть свой собственный вирус иммунодефицита родственный нашему, так что в их случае испытания проводились на нем или на химерном вирусе (гибрид человеческого и обезьяньего). Несмотря на больший потенциал по сравнению с другими вариантами, вакцина на основе Ad26 все равно не защищает от ВИЧ в 100 процентах случаев.
Группа исследователей из нескольких американских институтов решила выяснить, что отвечает за эту избирательность. Они взяли материал с доклинических испытаний на обезьянах и сравнили транскриптомы клеток крови тех, кому вакцина помогла, и остальных животных. Классический поиск не обнаружил отдельных генов со статистически значимым изменением активности между этими двумя группами. Поэтому Филип Эренберг (Philip K. Ehrenberg) и его коллеги перешли от отдельных генов к проверке их групп из базы данных MSigDB. В итоге они обнаружили кластер из 200 генов, экспрессия которых в целом значимо отличалась у В-клеток успешно и безуспешно вакцинированных обезьян. Таким образом исследователи получили транскриптомную подпись удачного применения вакцины.
Этот кластер был собран в ходе абсолютно других исследований посвященных эффективности вакцины против гриппа, и только 140 из 200 генов откликнулись на успешную вакцинацию против ВИЧ, причем 53 сделали это для обоих вирусов — гибридного и обычного обезьяньего. После того, как подпись эффективности вакцины нашлась в обезьянах, Эренберг и его коллеги попробовали ее найти в успешно вакцинированных на людях.
В первом этапе испытаний вакцины на основе Ad26 принимало участие слишком мало людей, так что для своей проверки ученые подняли материал масштабных клинических испытаний предшественника Ad26 — вакцины RV144. Она была проверена на четырнадцати тысячах тайцев и снизила заболеваемость ВИЧ на треть по сравнению с контрольной группой, но все-таки оказалась недостаточно хороша для запуска ее в массовое производство. При сравнении 172 человек заболевших после вакцинации и оставшихся здоровыми подпись нашлась и там.
53 ключевых гена подписи оказались связаны между собой и образовывали пять функциональных групп. Кроме того, эти гены оказались в разной степени связаны с успехом вакцины, и ученым удалось выделить несколько самых эффективных, которые защищали от вируса сильнее всего.
К сожалению, подтверждения существования такой транскриптомной подписи у людей, успешно привитых вакциной на основе Ad26 и gp140, пока нет. Кроме того, сами авторы указывают как ограничение для своей работы лимитированный размер выборки обезьян и ее неравномерность: для каждого из двух вирусов прививки делались по своим правилам. Тем не менее, потом по отработанной методике подпись сможет быть потом проверена и уточнена на материале будущих испытаний.
Параллельно с разработкой вакцины медики пытаются найти способ не только предотвратить, но и вылечить ВИЧ. Пока пересадка костного мозга от донора с защищающей от ВИЧ мутацией помогла всего трем людям, так называемым берлинскому, лондонскому и дюссельдорфскому пациентам.
Вера Мухина
Эффективнее всего себя показала композиция «We Will Rock You»
Швейцарские ученые внедрили механочувствительные рецепторы в клетки, способные высвобождать инсулин, и они стали реагировать на звуковые волны: ионные каналы впускали положительно заряженные ионы кальция, что заставляло содержащийся в них инсулин сливаться с мембраной и высвобождаться наружу. Эффективнее всего этот процесс происходил под песню «We Will Rock You» группы Queen: у мышей, которым вживили эти клетки, после прослушивания песни заметно снизился уровень глюкозы в крови. Эксперимент описан в журнале The Lancet Diabetes & Endocrinology. Слуховые косточки преобразуют акустические волны звука в механические колебания, которые активируют механочувствительные ионные каналы в волосковых клетках. Вход ионов в клетку приводит к деполяризации мембраны и созданию потенциала действия. Подобные механочувствительные ионные каналы распространены повсеместно у всех организмов, в том числе бактерий, что может быть использовано для генной терапии различных заболеваний: встраивание подобных рецепторов и их активация могли бы менять потенциал действия клетки и, как следствие, ее активность или даже функцию. Однако системная доставка низкомолекулярных триггерных соединений затруднена из-за их иммуногенных эффектов, а физические триггеры, такие как свет, ультразвук, магнитные поля, радиоволны, электричество и температура, не всегда удобны в практическом применении. Ученые из Швейцарской высшей технической школы Цюриха под руководством Мартина Фуссенеггера (Martin Fussenegger) создали стабильные трансгенные клональные линии клеток, способные высвобождать инсулин, которые конститутивно экспрессируют механочувствительные рецепторы Piezo1 млекопитающих или бактериальные механочувствительные рецепторы MscL. Уровень звука в 60 децибел при частоте 50 Герц, который находится в пределах безопасного диапазона для человеческого уха, эффективно активировал эти рецепторы, что приводило к индукции высвобождения инсулина. Визуализация MscL-положительных и MscL-отрицательных клеток показала значительно более высокие уровни внутриклеточного кальция в первой популяции клеток, что означает массовый вход кальция в клетку при активации механорецепторов. Затем ученые проверили влияние различных жанров музыкальных произведений на высвобождение инсулина. Выяснилось, что популярная музыка с низкими басами и саундтреки к фильмам вызывали максимальное выделение инсулина, в то время как реакция на классическую музыку и гитарную музыку была более разнообразной и зависела от композиции. Песня «We Will Rock You» группы Queen высвобождала почти 70 процентов инсулина в течение пяти минут. В эксперименте на мышах с диабетом и трансгенными клетками эта песня приводила к выработке достаточного количества инсулина, чтобы быстро снизить колебания гликемии во время тестов на толерантность к глюкозе. На втором месте по эффективности оказался саундтрек к фильму «Мстители». Клетки активировались только в том случае, если звуковые волны непосредственно воздействовали на кожу над местом имплантации не менее 15 минут Речь, наушники, низколетящие самолеты, газонокосилки, пожарные машины и гудки не приводили к нежелательной секреции инсулина при восприятии с разных расстояний и направлений. Таким образом, эти клетки защищены от незапланированного выброса инсулина. Ученые считают, что эту разработку можно рассматривать как потенциально реальную замену уколам инсулина для людей с диабетом. Ранее мы рассказывали, что введение инсулина в нос помогло людям с деменцией улучшить их когнитивную функцию.