Биспецифические антитела могут уничтожать скрытые резервуары вич-инфекции

      Комментарии к записи Биспецифические антитела могут уничтожать скрытые резервуары вич-инфекции отключены

Биспецифические антитела могут уничтожать скрытые резервуары вич-инфекции

Борьба с СПИДом (ВИЧ) не заканчивается, и до тех пор пока он остается нерешенной проблемой человечества. Современные способы лечения увеличивают жизнь инфицированных людей фактически до длительности судьбы здоровых, но наряду с этим они только подавляют репликацию вируса, не разрешая добиться полного исцеления. Некая часть зараженных ВИЧ клеток не погибает и делается латентным (скрытым) резервуаром вируса.

Ученые из америки создали особые антитела, направляющие цитотоксичные Т-клетки на атаку латентных ВИЧ-клеток. Возможности прямого применения этого подхода не очевидны, но полученные результаты могут быть серьёзным шагом на пути методов и разработки средств полного исцеления от СПИДа.

Согласно данным ВОЗ, на конец 2014 года с момента определения СПИДа в 1981 году в мире заразились ВИЧ-заразой более 70 миллионов человек. Из них более 35 миллионов погибли, практически 37 миллионов живут инфицированными. Из-за широкого распространения и довольно стремительного роста числа зараженных ВИЧ присвоен статус пандемии (см.

 Epidemiology of HIV/AIDS). Особенно обширно ВИЧ распространен на юге Африки (в некоторых государствах этого региона, к примеру в ЮАР и Ботсване, заражено больше 20% населения). В России, согласно данным на начало 2016 года, зафиксировано около миллиона Больных СПИДом, но по статистике лишь около половины больных знает о том, что они заражены ВИЧ, так что настоящая картина может оказаться значительно хуже.

Рис. 1. Модель СПИДа. Темно-зеленым цветом продемонстрированы гликопротеиновые комплексы gp120, бурым — липидная мембрана вируса. Рисунок с сайта questiongene.com

ВИЧ передаёт клетки иммунной совокупности и перестраивает их функции под потребности. В результате иммунная совокупность подавляется и начинается синдром купленного иммунного недостатка (СПИД). Организм больного теряет возможность защищаться от опухолей и инфекций.

Без лечения человек, зараженный ВИЧ, погибает в течение 9–11 лет от так называемых оппортунистических болезней, с которыми здоровый организм в большинстве случаев удачно справляется.

ВИЧ во внешней среде нестабилен и передается лишь через кровь либо биологические жидкости. Заражение происходит через поврежденные слизистые оболочки и кожу либо при медицинских процедурах. В цикле репродукции ВИЧ вирусная РНК с помощью вирусной обратной транскиптазы преобразовывается в ДНК и включается в геном клетки (рис. 2).

После этого она транскрибируется в РНК, которая направляет синтез вирус-своеобразных белков, снабжающих размножение вируса и формирующих вирусную частицу, которая после этого отпочковывается от клетки.

Рис. 2. Строение ВИЧ. Вирус окружен липидной мембраной, благодаря чего он нестабилен во внешней среде.

В мембрану встроены поверхностные белки вируса. Антитела, использованные в обсуждаемых работах, направлены против поверхностного гликопротеина gp120. Рисунок с сайта ru.wikipedia.org

На разработку вакцин против ВИЧ были брошены средства и значительные силы, но об окончательной победе остается лишь грезить. Обстоятельства неудач — в необычной свойстве вируса изменять иммунологические особенности и так уклоняться от действия антител, индуцированных вакциной.

Но, в последние годы достигнут большой прогресс в поддержании качества судьбы ВИЧ-инфицированных. Использование высокоэффективной комбинированной терапии, направленной против вирусных протеазы и обратной транскриптазы, при условии своевременного диагноза заражения разрешает продолжить жизнь инфицированных людей фактически до длительности судьбы здоровых.

Но некая часть клеток, зараженных ВИЧ (приблизительно одна из миллиона), не погибает и остается латентным резервуаром вируса, в котором ДНК ВИЧ интегрирована в геном, — и в случае если антивирусную терапию прекратить, резервуар может активироваться и заболевание возобновится. Исходя из этого терапию приходится продолжать всю жизнь зараженного человека. Но антивирусная терапия много стоит и возможно сопряжена с нежелательными побочными эффектами.

Исходя из этого разработка подходов для ликвидации ВИЧ-резервуаров очень актуальна и с медицинской, и с экономической точки зрения.

Сравнительно не так давно два коллектива исследователей, независимо друг от друга, фактически в один момент опубликовали статьи, в которых обрисовали уникальный подход для ликвидации латентных ВИЧ-клеток. Обе статьи подготовлены научными коллективами из америки. В обсуждаемых работах сделана попытка подойти к ответу данной неприятности с помощью биспецифических антител (bi-specific antibodies).

Разработку биспецифических антител можно считать одним из самые важных достижений последнего времени в медицине и иммунологии, в особенности в лечении онкологических болезней. Таковой подход к лечению стали изучать в середине 80-х годов ХХ века, и достаточно скоро изучения in vitro продемонстрировали, что у него громадный потенциал. В отличие от простых природных антител (рис.

 3), биспецифические антитела являются неестественные протеиновые конструкции складывающиеся из фрагментов двух разных антител (рис. 4) и исходя из этого связывающиеся с двумя разными антигенами. Чаще всего и удачно они употребляются для лечения рака.

В этих случаях они значительно чаще устроены так, что связывают цитотоксические Т-клетки (T-киллеры) иммунной совокупности (по их поверхностному антигену CD3) с раковыми клетками-мишенями, подлежащими уничтожению (по их поверхностному антигену).

Рис. 3. Схема строения антитела. 1 — вариабельная область (Fab). 2 — консервативная область (Fс). 3 — тяжелая цепь (светло синий) с вариабельным доменом (VH), соединенным с консервативным доменом (CH1), после этого «шарниром» и двумя еще более консервативными доменами (CH2 и CH3). 4 — легкая цепь (зеленая) с вариабельным (VL) и консервативным (CL) доменами. 5 — сайт связывания антигена (паратоп, см.

Paratope). 6 — «шарниры». Изображение с сайта en.wikipedia.org

Первые биспецифические антитела представляли собой практически трифункциональные антитела (см. Trifunctional antibody), созданные для поражения раковых клеток. Они складывались из двух легких и двух тяжелых протеиновых цепей (рис. 4).

Любая пара из них происходила из двух разных антител. Два участка связывания антигена (Fab, fragment antigen-binding) распознавали два разных антигена. Константная область Fc (кристаллизующийся фрагмент иммуноглобулина, fragment crystallizable region) образовывала третий участок связывания с антигеном, откуда и случилось наименование «трифункциональные антитела».

Рис. 4. конструкции и Различные компоненты биспецифических антител. Верхний последовательность — разные фрагменты (домены), каковые применяют для конструирования биспецифических антител.

Нижний последовательность — три типа биспецифических антител: трифункциональные антитела, связанные химически Fab и биспецифический «мобилизатор Т-клеток». Части разных антител обозначены синим либо зеленым цветом. Изображение с сайта из wikipedia.org

Но на пути ученых появлялись трудности: биспецифические антитела непросто создавать в громадных количествах, а всевозможные опробования заняли большое количество времени. К тому же использование таких антител выяснилось сопряжено с рядом побочных эффектов, таких как иммуногенность (свойство приводить к иммунному ответу), выделение токсичных веществ, и маленькое время существования в организме.

Дабы решить эти неприятности позднее были созданы другие типы биспецифических антител, составленные из фрагментов антител — из химически связанных Fab, из укороченных доменов, распознающих антигены, из гибридных белков, воображающих собой соединенные между собой распознающие домены разных антител (рис. 4). на данный момент в клиническую практику введены уже пара противораковых лекарств на базе биспецифических антител, к примеру катумаксомаб (Catumaxomab) и блинатумомаб (Blinatumomab), созданный на базе биспецифического «мобилизатора Т-клеток» BiTE и использующийся против острой лимфобластной лейкемии.

направляться подчернуть, что в первый раз биспецифические антитела против клеток, продуцирующих ВИЧ, были созданы еще 25 лет назад, но они были несовершенны, и как средство для лечения не использовались (см. J. Berg et al., 1991. Bispecific antibodies that mediate killing of cells infected with human immunodeficiency virus of any strain и А. Traunecker et al., 1991. Bispecific single chain molecules (Janusins) target cytotoxic lymphocytes on HIV infected cells). Это было в период, в то время, когда еще не были созданы действенные исследователи и противовирусные лекарства испытывали различные дороги борьбы c ВИЧ.

Авторы обсуждаемых статей пошли дальше: конструкции биспецифических антител стали более идеальны, а основное, они были направлены против латентных ВИЧ-резервуаров.

Оба коллектива обрисовывают исследование и разработку особенностей биспецифических антител, в которых фрагменты антитела к поверхностному антигену ВИЧ gp120 соединены с фрагментами антитела к поверхностному антигену CD3 Т-киллеров — серьёзному компоненту клеточного иммунитета. Расчет, как в случаях противораковых антител, делается на то, что такая конструкция «подтянет» к клеткам, зараженным ВИЧ, Т-киллеры, каковые будут их уничтожать (рис. 5 и рис.

 6).

Рис. 5. Неспециализированная схема действия биспецифических антител против зараженных ВИЧ клеток. Антитела связываются с антигеном CD3 цитотоксических CD8+ Т-клеток и с поверхностным белком gp120 на мембране зараженных клеток.

Так, биспецифические антитела как бы «подтягивают» Т-клетки к Больным СПИДом клеткам, содействуя уничтожению последних. Рисунок из популярного синопсиса к обсуждаемым статьям

Не смотря на то, что философия обоих изучений однообразна, конструкции антител в них мало отличаются (у группы A. Pegu et al. она представляется более идеальной). Дело в том, что чтобы комплекс «Т-клетка + антитело» имел возможность выявить латентные ВИЧ-резервуары, требуется вызвать их на продукцию поверхностных белков вируса.

В работе группы J. Sung et al. это достигалось методом обработки клеток in vitro фитогемагглютинином — растительным белком, ингибитором фермента деацетилазы гистонов. В работе группы A. Pegu et al. такая «провокация» не была необходима: их биспецифические антитела имели возможность сами индуцировать в латентных ВИЧ-клетках продукцию поверхностных белков вируса. Было продемонстрировано, что созданные совокупности действенно убивали in vitro как культивируемые латентные ВИЧ-клетки, так и зараженные клетки, полученные от больных.

Рис. 6. А, B — схема строения искусственно сконструированных биспецифических антител к антигену CD3 цитотоксических Т-клеток и поверхностному антигену ВИЧ; вариабельный домен из тяжелой протеиновой цепи (VH) соединен с вариабельным доменом из легкой цепи (VL). C — схема атаки клеток, зараженных ВИЧ.

Изображение из обсуждаемой статьи J. Sung et al.

Авторы обеих работ считают, что созданные ими биспецифические антитела возможно смогут стать действенным иммунотерапевтическим средством для истребления латентных резервуаров ВИЧ. И научное сообщество, и общество в целом должны приветствовать и поддерживать изучения, направленные на полное исцеление от ВИЧ. Но в данном случае возможности клинического применения обрисованного подхода пока не в полной мере очевидны, нужны дополнительные детальные изучения.

Обрисованные изучения проводились in vitro, и неизвестно, в какой мере достигнутые эффекты будут иметь место в организме. Как мы знаем, что иммунотерапия с помощью чужеродных антител вызывает в организме иммунный ответ, направленный против этих антител. И таковой побочный эффект вправду наблюдался группой A. Pegu et al. в опытах на мартышках.

Агент, что бы индуцировал продукцию антигенов ВИЧ в латентно зараженных клетках, не повреждая наряду с этим здоровые клетки, пока малоизвестен. Более того, латентные резервуары ВИЧ смогут пребывать, к примеру, в центральной нервной совокупности, куда проникновение протеиновых молекул затруднено из-за наличия гематоэнцефалического барьера. В неспециализированном, до применения взятых результатов до тех пор пока весьма на большом растоянии, и нужно совершить еще большое количество изучений.

Однако, обсуждаемые работы представляются ответственным шагом на пути методов и разработки средств полного спасения от ВИЧ.

Источники:

  1. Julia A. M. Sung et al. Dual-Affinity Re-Targeting proteins direct T cell-mediated cytolysis of latently HIV-infected cells // The Journal of Clinical Investigations. 2015. V. 125. P. 4077–4090.
  2. Amarendra Pegu et al. Activation and lysis of human CD4 cells latently infected with HIV-1 // Nature Communications. 2015. V. 6. Article number: 8447.
  3. Douglas D. Richman. HIV: Cure by killing // Nature. 2015. V. 528. P. 198–199. (Популярный синопсис к обсуждаемым статьям.)

Создатель: Вячеслав Калинин

Что нам даёт определение специфических IgG антител к пищевым аллергенам


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: