Problem walki z wirusem HIV

Głównym problemem jaki stawiają sobie naukowcy podczas produkcji szczepionek jest to, w jaki sposób zastymulować układ odpornościowy do produkcji odpowiedniego typu przeciwciała w odpowiedzi na szerokie spektrum szczepów wirusów. Naukowcy zademonstrowali nową metodę, w której wykorzystali immunogen (substancja indukująca odpowiedź immunologiczną swoistą organizmu) wydający się być obiecującym źródłem nowych szczepionek, wywołujących odpowiedź immunologiczną swoistą w kontakcie z różnymi typami wirusa HIV.

Naukowcy chcieli stworzyć szczepionkę, która wywoływałaby odpowiedź immunologiczną swoistą organizmu (produkcję przeciwciał) na większość szybko mutujących wirusów np. wirus HIV czy wirus grypy, w przeciwieństwie do obecnie dostępnych szczepionek, których działanie ogranicza się tylko do kilku szczepów wirusa.

Naukowcy wyizolowali i zidentyfikowali kilka przeciwciał o szerokim spektrum działania z krwi pacjentów zakażonych wirusem HIV przez wiele lat. Przeciwciała o szerokim spektrum działania zazwyczaj blokują kluczowe miejsca aktywne wirusa, które są konserwatywne pośród wielu szczepów.

Przykładem przeciwciał o szerokim spektrum działania są przeciwciała VRC01 - zdolne do neutralizowania 90% znanych szczepów wirusa HIV. Jednakże pomimo posiadania takich przeciwciał naukowcy stanęli przed kolejnym wyzwaniem: w jaki sposób wywołać ich produkcję w organizmie pacjenta przez podanie szczepionki.

Poszukiwanie skuteczniejszej metody

Schief i współpracownicy dążyli do opracowania nowej metody stworzenia immunogennych szczepionek. Naukowcy zajęli się oceną genów odpowiedzialnych za produkcję limfocytów B, które wytwarzają przeciwciała VRC01, w celu znalezienia mniej dojrzałej formy limfocytów B.

Taka niedojrzała forma limfocytów B jest głównym celem nowych szczepionek antywirusowych, ponieważ ich stymulacja prowadzi do długoterminowej odpowiedzi immunologicznej. W odpowiedzi na szczepionkę niedojrzałe limfocyty B w zasadzie mogłyby się przekształcić w dojrzałe limfocyty B produkujące VRC01. Jednakże białka budujące HIV nie wiążą się, ani nie stymulują niedojrzałych limfocytów B do produkcji przeciwciał, w związku z czym odpowiedź immunologiczna swoista nie może zostać zapoczątkowana.

Naukowcy przystąpili zatem do produkcji sztucznego immunogenu. W swoich badaniach wykorzystali projektowanie komputerowe (Rosetta), w celu polepszenia zdolności łączenia niedojrzałych limfocytów B z otoczką wirusa HIV.

Rosetta zidentyfikowała dziesiątki mutacji, które mogłyby ulepszyć zdolność łączenia się niedojrzałych limfocytów B z otoczką wirusa.

Następnie naukowcy stworzyli bibliotekę zawierającą kombinacje najbardziej korzystnych mutacji, co poskutkowało wyodrębnieniem milionów mutantów. Kolejnym etapem było przeprowadzenie screeningu z użyciem techniki yeast surface display i techniki FACS (cytometria przepływowa).

Kombinacja tych dwóch metod pozwoliła na produkcję kilku zmutowanych białek otoczki o wysokim powinowactwie do niedojrzałych przeciwciał VRC01 i zidentyfikowanie kluczowych mutacji, które warunkują ich reaktywność z niedojrzałymi przeciwciałami VRC01. Naukowcy skupili się nad najmniej immunogennym – znacznie mniejszym niż te występujące w otoczce wirusa HIV i finalnie powstał optymalny immunogen eOD-GT6

Imitująca wirusa szczepionka

Naukowcy zdeterminowali strukturę trójwymiarową nowo skonstruowanego immunogenu (z wykorzystaniem techniki krystalografii przy użyciu promieni X) oraz wyznaczyli strukturę krystaliczną linii niedojrzałych przeciwciał VRC01. Dodatkowo określili strukturę immunogenu i przeciwciała związanego z immunogenem

W związku z tym, że imitująca wirusa szczepionka, tak jak to jest w przypadku typowych immunogenów lepiej stymuluje odpowiedź immunologiczną kiedy występuje w wielu kopiach, naukowcy skonstruowali maleńką cząsteczkę imitującą wirusa złożoną z 60 kopii enzymu bakteryjnego pokrytego 60 kopiami immunogenu eOD-GT6.

Tak skonstruowana cząsteczka pracuje dobrze, aktywuje niedojrzałe limfocyty B do produkcji przeciwciał VRC01, jak również dojrzałe limfocyty B w warunkach laboratoryjnych. Nowy konstrukt to samoskładająca się nanocząsteczka, która w prawidłowy sposób prezentuje antygen. Naukowcy mają nadzieję, że nowy immunogen będzie skuteczny nie tylko w walce z wirusem HIV, ale również z innymi wirusami.

Perspektywny

Kolejnym krokiem projektu immunogenu eOD-GT6 jest przeprowadzenie testów laboratoryjnych nad zdolnością immunogenu eOD-GT6 do stymulacji swoistej odpowiedzi immunologicznej u zwierząt zmodyfikowanych do produkcji ludzkich niedojrzałych przeciwciał. Zespół naukowców nawiązał zatem współpracę z naukowcami, którzy pracują na zmodyfikowanych myszach produkujących niedojrzałe ludzkie przeciwciała. Po seriach testów naukowcy mają nadzieję nauczyć się w jaki sposób wywoływać reakcję aktywacji niedojrzałych limfocytów B do produkcji przeciwciał VRC01 o szerokim spektrum działania wykorzystując nowy immunogen w organizmie żywym.

Naukowcy mają również nadzieję, że nowy immunogen będzie mógł być wkrótce zastosowany w organizmie ludzkim.

Anita Kunikowska

Źródło:

http://medicalxpress.com/news/2013-03-vaccine-design-approach-hiv-fast-mutating-viruses.html