Ученые обнаружили два мощных человеческих антитела, которые могут остановить больше чем 90 процентов известных общих штаммов ВИЧ от инфицирования клеток человека в лаборатории и продемонстрировали, как один из этих борющихся с болезнью белков достигает этого подвига. По словам ученых, эти антитела могли использоваться, чтобы проектировать улучшенные вакцины против ВИЧ или могли быть далее развиты, чтобы предотвратить или лечить ВИЧ-инфекцию. Кроме того, метод, используемый, чтобы найти эти антитела, мог быть применен, чтобы выделить терапевтические антитела для других инфекционных болезней также.
«Открытие этих исключительно широко нейтрализирующих антител к ВИЧ и структурному анализу, объясняющему, как они работают, является захватывающими успехами, которые ускорят наши усилия найти профилактическую вакцину против ВИЧ от общего использования», говорит Энтони С. Фаучи, Доктор медицины, директор Национального Института Аллергии и Инфекционных болезней (NIAID), Национальных Институтов Здоровья. «Кроме того, метод, команды раньше находили новые антитела, представляет новую стратегию, которая могла быть применена к дизайну вакцины для многих других инфекционных болезней».Во главе с командой от Научно-исследовательского центра вакцины (VRC) NIAID ученые нашли два естественных, сильных антитела под названием VRC01 и VRC02 в крови зараженного ВИЧ человека. Они нашли антитела с помощью нового молекулярного устройства, которое они разработали, который концентрируется на определенных клетках, делающих антитела против ВИЧ. Устройство является белком ВИЧ, который ученые изменили так, оно будет реагировать только с антителами, определенными для места, где вирус связывает с клетками, оно заражает.
Ученые нашли, что VRC01 и VRC02 нейтрализуют больше штаммов ВИЧ с большей полной прочностью, чем ранее известные антитела к вирусу.Исследователи также определили структуру атомного уровня VRC01, когда это свойственно ВИЧ.
Это позволило команде определить, как антитело работает и точно определить местонахождение, где это свойственно вирусу. С этим знанием они начали проектировать компоненты вакцины кандидата, которая могла учить человеческую иммунную систему делать антитела подобными VRC01, который мог бы предотвратить инфекцию подавляющим большинством штаммов ВИЧ во всем мире.
Ученые NIAID Питер Д. Квонг, доктор философии, Джон Р. Мэскола, Доктор медицины, и Гэри Дж. Нэбель, Доктор медицины, доктор философии, возглавили эти две исследовательских группы. Пара статей об этих результатах исследования появляется в онлайновом выпуске Науки.«Мы использовали наше знание структуры вируса – в этом случае, наружная поверхность ВИЧ – чтобы усовершенствовать молекулярные инструменты, точно определяющие уязвимое пятно на вирусе и ведущие нас к антителам, которые свойственны этому пятну, блокируя вирус от инфицирования клеток», объясняет доктор Нэбель, директор VRC.
Обнаружение отдельных антител, которые могут нейтрализовать штаммы ВИЧ где угодно в мире, было трудным, потому что вирус постоянно изменяет свои поверхностные белки, чтобы уклониться от узнавания иммунной системой. В результате этих изменений огромное количество вариантов ВИЧ существует во всем мире. Несмотря на это, ученые идентифицировали несколько областей на поверхности ВИЧ, остающихся почти постоянными через все варианты. Одну такую область, расположенную на поверхностных потенциалах действия, используемых ВИЧ, чтобы быть свойственной клеткам иммунной системы и заразить их, называют связывающим участком CD4.
VRC01 и VRC02 блокируют ВИЧ-инфекцию, будучи свойственен связывающему участку CD4, препятствуя тому, чтобы вирус заперся на иммуноциты.«Антитела свойственны фактически неизменной части вируса, и это объясняет, почему они могут нейтрализовать такой экстраординарный диапазон штаммов ВИЧ», говорит доктор Мэскола, заместитель директора VRC.С этими антителами в руке команда во главе с доктором Квонгом, руководителем структурной секции биологии в VRC, определила молекулярную структуру атомного уровня VRC01, когда приложено к связывающему участку CD4.
Они тогда исследовали эту структуру в свете развития природного антитела, чтобы установить шаги, которые будут необходимы, чтобы выявить подобное VRC01 антитело через вакцинацию.Развитие антитела начинается со смешивания генов в новые комбинации в пределах иммуноцитов, делающих антитела. Экспертиза структуры VRC01, приложенного к ВИЧ, предположила, что с генетической точки зрения иммунная система, вероятно, могла произвести предшественники VRC01 с готовностью. Исследователи также подтвердили, что VRC01 не связывает с клетками человека – особенность, которая могла бы иначе привести к ее устранению во время иммунного развития, естественный механизм, который тело использует, чтобы предотвратить аутоиммунную болезнь.
В заключительном этапе развития антитела производящие антитело В-лимфоциты признают определенные части инфекционного агента и затем видоизменяются, или зрелый, таким образом, антитело может связать с инфекционным агентом более твердо. Предшественники VRC01 не связывают плотно с ВИЧ, а скорее становятся зрелым экстенсивно в важно нейтрализирующие формы.
Это обширное созревание антитела представляет собой проблему для дизайна вакцины. В их статье доктор Квонг и коллеги исследуют, как эта проблема могла бы быть обращена путем проектирования компонентов вакцины, которые могли вести иммунную систему через это пошаговое созревание, обрабатывают и облегчают поколение подобного VRC01 антитела от его предшественников.
Ученые в настоящее время выполняют исследование, чтобы идентифицировать эти компоненты.Открытия, которые мы сделали, могут преодолеть ограничения, долго загонявшие основанный на антителе дизайн вакцины против ВИЧ в угол», говорит доктор Квонг.
Примечания:Эти две исследовательских группы включали ученых NIAID из VRC, Лаборатории Иммунорегуляции и Подразделения Клинического исследования, всех в Молитвенном доме, Мэриленд; а также исследователи из Медицинского центра Диаконисы Бет Исраэль в Бостоне; Колумбийский университет в Нью-Йорке; Медицинская школа Гарварда и Высшая школа здравоохранения Гарварда в Бостоне; Рокфеллеровский университет в Нью-Йорке; и университет Вашингтона в Сиэтле.Ссылки:
Ву X и др. Рациональный дизайн поверхности конверта идентифицирует широко нейтрализирующие человеческие моноклональные антитела для ВИЧ 1. Наука. 2010.
Чжоу Т и др. Структурное основание для широкой и мощной нейтрализации ВИЧ 1 антителом VRC01. Наука.
2010.Источник:
Лаура ЗивицИнститут NIH/National Аллергии и Инфекционных болезней