Гиперактивация врожденного иммунитета повысила эффективность вакцины против ВИЧ
Вирусологи и иммунологи из США протестировали на 30 макаках-резусах белок-кандидат на роль субъединичной вакцины от ВИЧ в паре с разными адъювантами. В работе, опубликованной в Science Translational Medicine, авторы показали, как использование молекулы, связывающейся с Toll-подобными рецепторами TLR7 и TLR8, усиливает антительный ответ у макак в сравнении с адъювантами, использованными в предыдущих версиях вакцин. Такое усиление ответа вызвало снижение риска инфицирования в три раза. Хотя изученный кандидат в вакцины в одиночку и не смог дать достаточно широкого спектра антител, адъювант 3M-052 будет изучен в клинических исследованиях I фазы в составе вакцины от ВИЧ-инфекции.
Бум коронавирусных вакцин, запущенный в начале пандемии COVID-19, придал ускорение гонке по созданию других вакцин — в частности, от ВИЧ-инфекции. Были созданы и мРНК-вакцины (в том числе от Moderna, про которую мы рассказывали), и субъединичные, и российская комбинация ДНК-вакцины с пептидной. Все исследования на людях, кроме одного исследования пятнадцатилетней давности в Таиланде, пока оказываются безрезультатными, какими бы ни были доклинические испытания. О причинах этого мы рассказывали в материале «Без вакцины».
Для надежной защиты от заражения человека поствакцинальные антитела (и T-клеточные рецепторы) должны иметь относительно широкий диапазон охвата — белки ВИЧ-1 довольно изменчивы (о проблемах, связанных с выработкой антител широкого спектра мы рассказывали в материале «Стреляют по обложке»). Но расчеты показывают, что для создания иммунитета к 94 процентам циркулирующих вариантов ВИЧ может быть достаточно трех нейтрализующих антител широкого спектра (broadly neutralizing antibodies, bnAb), если их концентрация будет достаточной.
Сегодня существуют прототипы таких субъединичных и мРНК-вакцин, способных вызывать достаточно широкий поливалентный ответ. Но основной недостаток вакцин, вызывавших выработку bnAb, в недостаточном титре антител. Для нынешних кандидатов в вакцины вопрос количества не менее важен, чем вопрос качества (похожая проблема лежит в основе сложностей с разработкой вакцин от туберкулеза и онкологических заболеваний). Например, низкие уровни антител были одной из проблем вакцин против ВИЧ от Moderna и остаются одной из главных проблем субъединичных вакцин.
На протяжении почти века известен способ повышения иммуногенности вакцин, содержащих уже «готовые» антигены, — добавление к ним адъювантов. Это гетерогенная группа довольно неспецифических активаторов отдельных звеньев врожденного иммунитета. Разные адъюванты по-разному работают в комплексе с разными антигенами, и находят применение в разработке разных вакцин.
Наиболее распространенный адъювант в вакцинах от ВИЧ-инфекции — производные алюминия. Их активно использовали в первых вакцинах-кандидатах, разработанных в 2000-г годах (пример такой вакцины — RV144, которая в одном из исследований на тайской популяции показала протективное действие — снижение риска на 31%). Но в процессе создания стало понятно, что алюминий как адъювант недостаточно силен. В ответ появились вакцины с адъювантами на основе сапонинов, сквалена и липида А, которые оказались более иммуногенными в эксперименте на животных, но это не дало прорыва при переходе к людям. Тем не менее, поиск новых адъювантов остается одним из важных направлений в разработке вакцин против ВИЧ-инфекции.
Вирусологи, хирурги и генетики из университета Дьюка в США под руководством Кевина Сондерса (Kevin O. Saunders) в соавторстве с несколькими американскими компаниями и университетами испытали прототип субъединичной химерной вакцины с новым адъювантом.
В качестве основы вакцины ученые выбрали тримеризованный химерный белок Env (в таком виде он находится на поверхности вириона ВИЧ), исходно взятый в острой фазе ВИЧ-инфекции у пациента CH505, который за время болезни выработал bnAb (соответственно, Env заразившего его вируса — перспективный кандидат на роль основы для субъединичной вакцины).
После получения результатов о том, что химерный белок связывается in vitro только с bnAb, ученые вакцинировали созданным препаратом восемь макак-резусов (каждая вакцинация занимала около полугода и состояла из шести уколов). Половина получила вакцину на основе Env CH505 вместе с эмульсией сквалена и гликопиранозил-липида А (эти адъюванты активируют преимущественно Toll-подобный рецептор TLR4). Другая половина получила вакцину из того же белка, адъювантами были сквален и 3M-052, синтетическое соединение, активирующее преимущественно TLR7 и TLR8. Все три TLR участвуют во врожденном иммунном ответе, и их активация усиливает гуморальный и клеточный иммунный ответ.
Три животных в первой группе и четыре во второй выработали детектируемые уровни антител. В ответ на второе вещество уровни нейтрализующих антител были выше, а ранняя реакция иммунной системы была сдвинута при 3M-052 в сторону T-клеточного ответа.
Получив подтверждение высокой эффективности нового адъюванта, исследователи вакцинировали 22 макаки препаратом на основе химерного Env с 3M-052 — часть в виде эмульсии со скваленом, а в части случаев использовали 3M-052, адсорбированный на алюминий. У семерых животных (пять со скваленом и двое с алюминием) гуморальный ответ на вакцинацию был выше расчетного, необходимого для 90-процентной защиты от инфицирования. Каждую из 22 вакцинированных обезьян по 13 раз заражали вирусом иммунодефицита обезьян с тем же типом Env, что и был использован при вакцинации. Контрольная группа состояла из девяти невакцинированных животных
Все животные из контрольной группы заболели уже к восьмой попытке заражения. К концу эксперимента (к тринадцатому заражению) в группе низкого ответа на вакцинацию заболело 13 животных из 15 (p = 0,0316 в сравнении с невакцинированными), а в группе высокого ответа — двое из семи (p = 0,0115 в сравнении с группой низкого иммунного ответа).
У одной из макак, не заразившейся в ходе эксперимента, было выявлено 104 типа антител, индуцированных вакциной, и восемь из них имели признаки нейтрализующих. Ученые стали исследовать связывающую способность ее нейтрализующих антител против вариантов Env с немного измененной последовательностью. Связывающая способность не сильно менялась после введения в структуру Env отдельных замен — исследователи расценили это как свидетельство того, что одно из выработанных антител относится к bnAb. По характеру связывания этого антитела со своими мишенями оно не отличалось от bmAb пациента CH505. Но и у человека, и у макак антитела, выработанные против исходного вируса, не работают против версий Env, циркулирующих спустя годы от момента заражения. Получается, вирус ускользнул от иммунного ответа, несмотря на выработку одного типа bnAb.
Предложенная модель показала несколько важных аспектов. С помощью антигена, вызывающего выработку bnAb у одного пациента, можно вызвать ее и у других (хотя и не у всех). Собрав несколько таких антигенов в одной вакцине, можно выйти на стабильную технологию производства субъединичных вакцин от ВИЧ-инфекции. Без индукции нескольких bnAb технология неприменима. Важно, что новый предложенный адъювант позволил на полтора порядка повысить титр вирус-нейтрализующих антител. Иммуногенность предложенной конструкции (белковая вакцина с адъювантами, активирующими TLR4/7/8) сейчас проходит клинические испытания I фазы.
Прорыв в вакцинации не отменяет изучения механизмов излечения пациентов, о которых N + 1 тоже рассказывает. Пока известно лишь о нескольких случаях излечения от ВИЧ-инфекции после трансплантации костного мозга. Также известен пациент, у которого после высокодозной антиретровирусной терапии, несмотря на ожидания, болезнь вернулась спустя полтора года ремиссии.
Сергей Задворьев
Изучать на них магниторецепцию не получится
Исследователи из Великобритании и Германии на протяжении шести лет воздействовали суммарно почти на сто тысяч дрозофил магнитным полем и выяснили, что они не меняют свое поведение под действием этого поля и в целом никак на него не реагируют. Это опровергло результаты предыдущих экспериментов, где чувствительность мух к магнитному полю была доказана, — прошлые результаты ученые посчитали ложноположительными. Работа опубликована в Nature. Некоторые животные обладают магниторецепцией — например, перелетные певчие птицы мигрируют в основном по ночам и ориентируются по магнитному полю земли. Точно не ясно, как работает их внутренний компас, но основная гипотеза такая: в сетчатке из глаз есть криптохромы — светочуствительные белки, которые реагируют на магнитное поле, а в мозге — нейроны, которые обрабатывают информацию, поступающую с магниторецепторов сетчатки. Такую же способность ученые обнаружили и у летучих мышей. По некоторым данным, магнитное поле чувствуют и плодовые мушки дрозофилы (Drosophila). Криптохромы из их сетчатки реагировали на магнитное поле в экспериментах in vitro, а в других исследованиях [1, 2, 3] под действием магнитного поля их поведение менялось. Поэтому мух иногда используют как модельный организм, чтобы изучать магниторецепцию: геном дрозофил можно редактировать, и эксперименты над ними ставить проще, чем над птицами. Марко Бассетто (Marco Bassetto) из Ольденбургского университета имени Карла фон Осецкого и его коллеги из Великобритании и Германии решили проверить, на самом ли деле дрозофилы чувствительны к магнитному полю. Они воспроизвели несколько экспериментов на гораздо большей выборке и в более контролируемых условиях. Сначала они запустили мух в Т-образный лабиринт, к одному из рукавов которого было приложено магнитное поле с индукцией около 500 микротесла. Установку разместили в электромагнитно-экранированной камере в деревянном здании — в итоге фоновые радиочастотные поля сильно ослаблялись и не должны были повлиять на эксперимент. Дрозофил тестировали группами по 100 особей; предполагалось, что наивные мухи будут избегать рукава с магнитным полем (как это было в ранних экспериментах), а если научить их ассоциировать поле с наградой в виде сахарозы, то они станут предпочитать этот рукав. Однако ничего из этого не подтвердилось: и наивные, и обученные дрозофилы выбирали оба рукава с одинаковой частотой. А вот в контрольных экспериментах мухам удалось связать награду и запах. Всего ученые провели почти 1000 тестов и протестировали таким образом 97650 мух. Затем они поместили дрозофил в вертикальные пластиковые трубки, помещенные между двойными катушками. К одной из трубок было приложено магнитное поле с индукцией 500 микротесла, а к другой — нет. В таких трубках мухи обычно поднимаются, сопротивляясь земному притяжению, — это называется отрицательным геотаксисом (личинки некоторых насекомых, напротив, стремятся вниз, к земле). В предыдущих исследованиях под действием тусклого синего цвета и магнитного поля мухи поднимались медленнее. Здесь же ученые не обнаружили никакой разницы в скорости подъема мух в зависимости от наличия магнитного поля. Однако, как и в раннем эксперименте, под действием красного цвета дрозофилы поднимались медленнее, чем под действием синего (магнитное поле все еще не влияло). Затем ученые усовершенствовали экспериментальную установку и проверили в ней магнитные поля 0,90, 220 и 300 микротесла. Однако и тогда магнитное поле не влияло на скорость подъема насекомых. В предыдущих исследованиях также сообщалось, что магниточувствительность мух проявляется под действием более коротких волн света. Авторы проверили и это, но и здесь дрозофилы никак не реагировали. Авторы заключили, что дрозофилы, судя по всему, не способны ощущать магнитные поля околоземной силы (ниже 500 микротесла). А статистический анализ показал, что результаты ранних экспериментов были, вероятнее всего, ложноположительными: на это указывают небольшие выборки и низкая статистическая мощность. Таким образом, изучать магниторецепцию лучше на ночных мигрирующих певчих птицах. А ранее исследователи из Канады и США выяснили, что нейроны птиц, реагирующие на магнитное поле, активны только во время миграции. Во время ночного отдыха их активность снижается.
