Sciencemag.cz
Doporučujeme
Proteiny mimikující epitopy široce neutralizujících protilátek jako naděje pro vývoj vakcíny proti HIV/AIDS.
Původcem onemocnění je virus HIV (human imunonodeficiency virus), zejména jeho varianta HIV-1. I přes značné úsilí předních vědeckých týmů se stále nedaří vyvinout účinnou preventivní vakcínu, která by potlačila schopnost viru napadnout lidskou imunitní buňku, potlačila pomnožení viru v organismu infikovaného jedince a postupný rozvoj těžké poruchy imunitního systému vedoucí k smrti pacienta v důsledku infekčních či nádorových komplikací.
Důvodů, proč je tak obtížné neutralizovat HIV-1 virové částice, je více. Virus má mohutný cukerný (glykanový) štít na povrchu obalového glykoproteinu Env, který brání neutralizujícím protilátkám v přístupu ke klíčovým vazebným doménám nutným k rozpoznání a pevnému ukotvení viru k lidské hostitelské imunitní buňce – T-lymfocytu. Protože počet molekul Env na povrchu HIV-1 je velmi malý, nemohou protilátky na povrchu specifických buněk – B lymfocytů – využít zesilovacího efektu přemostění sousedních Env terčů a aktivace imunitní protilátkové odpovědi je tak slabá. Navíc virové částice maskují klíčové epitopy změnou struktury Env proteinu v období volného šíření v mezibuněčném prostoru a po prvním kontaktu s cílovou buňkou (T-lymfocytem). Největší překážku však představuje obrovská variabilita vytvořených virových částic a zejména obalového proteinu Env, která je výsledkem extrémně vysoké frekvence mutací genu Env při zachování jeho funkce při zahájení infekce buňky. HIV-1 virové částice tak účinně unikají z imunitního dozoru hostitele.
Zásadním posunem v naději na vytvoření účinné vakcíny byla identifikace malého počtu ochranných monoklonálních protilátek, které byly získány z B-buněk jedinců infikovaných HIV-1 virem, u kterých se nerozvinulo onemocnění AIDS. Tyto protilátky produkované ve vysokých titrech v sérech těchto jedinců, tzv. „elite neutralizers“, účinně blokují vazbu viru na povrch lidské T-buňky. Molekulární klonování těchto protilátek umožnilo detailně zjistit jejich neutralizační účinnost vůči širokému spektru testovaných variant HIV-1 virů a rozpoznat místo jejich zásahu. Některé z těchto široce neutralizujících protilátek tlumí až 90% virových variant.
Účinná vakcína proti infekci a šíření viru HIV-1 proto musí vyvolat takové ochranné široce neutralizující protilátky. Klíčovou komplikací je nízká účinnost všech dosud testovaných vakcín při indukci široce neutralizačních protilátek u experimentálně imunizovaných lidí. Příčin je několik, a to zejména glykanový štít bránící rozlišení některých domén Env proteinu klíčových k vazbě na T lymfocyty, nízká schopnost jiných, zejména glykanových domén navodit dostatečně silnou a trvalou protilátkovou imunitní odpověď, a například i poměrně vysoká autoreaktivita skupiny široce neutralizačních protilátek která ve svém důsledku znamená absenci prekurzorů B lymfocytů, z nichž se takové protilátky budou produkovat.
Nyní se zdá, že by vývoj účinné vakcíny proti viru HIV-1 mohl nabrat nový směr. Díky spolupráci Laboratoře inženýrství vazebných proteinů s týmem prof. Milana Rašky z LF Univerzity Palackého v Olomouci a s týmem z Výzkumného ústavu veterinárního lékařství v Brně se podařilo identifikovat malé vazebné proteiny, které mimikují epitop široce neutralizující protilátky VRC01 a mohly by překonat dlouholeté potíže s nízkou efektivitou současně testovaných vakcín spojenou s nízkou produkcí dostatečně širokého portfolia ochranných neutralizačních protilátek u imunizovaných lidí. Navržená radikální koncepce spočívá v imunizaci proteinem, který se váže na velmi efektivní široce neutralizující protilátku VRC01, a je jakousi kopií původního epitopu na obalovém Env glykoproteinu. Identifikované proteiny byly vyselektovány z vysoce komplexní sbírky proteinových variant a dají se snadno produkovat v bakteriálních kulturách.
Vhodnou kombinací jednotlivých proteinových variant během imunizace vyvolají tyto tzv. VRA proteiny produkci protilátek, které rozpoznávají epitopy gp120 podjednotky obalového glykoproteinu Env. V pilotní studii séra imunizovaných myší neutralizovaly 8 z 12 testovaných HIV-1 pseudovirů. Je předpoklad, že další molekulární úpravou VRA proteinů, optimalizací imunizačních schémat a použitím účinnějšího adjuvans bude možné produkci neutralizujících protilátek ještě zvýšit. Výsledky této přelomové studie byly publikovány ve špičkovém časopise pro biomedicínský translační výzkum EBioMedicine vydávaný časopisem The Lancet.
