Ученые об универсальной вакцине или о том, что антитело может защищать от широкого спектра штаммов

Команда исследователей нашла антитело, которое защищает мышей от широкого спектра потенциально смертельных вирусов гриппа. Сейчас обсуждается вопрос, который касается создания универсальной вакцины, способной защищать людей от всех штаммов вируса.

Общенациональная группа исследователей нашла антитело, которое защищает мышей от широкого спектра потенциально смертельных вирусов гриппа, продвигая усилия по созданию универсальной вакцины, которая могла бы лечить или защищать людей от всех штаммов вируса.

Исследование, проведенное Scripps Research совместно с Медицинской школой Вашингтонского университета в Сент-Луисе и Медицинской школой Икан на горе Синай в Нью-Йорке, указала на новый подход к борьбе с тяжелыми случаями гриппа, включая пандемии. Исследование опубликовано в выпуске Science.

Ян Уилсон из Scripps Research, один из трех соавторов, говорит, что антитело в центре исследования связывается с белком, называемым нейраминидазой, который необходим для репликации вируса гриппа в организме.

Протеин, расположенный на поверхности вируса, позволяет инфицированным клеткам-хозяевам высвобождать вирус, чтобы он мог распространиться на другие клетки. Тамифлю, наиболее широко используемый препарат от тяжелой инфекции гриппа, действует путем инактивации нейраминидазы. Тем не менее, существует множество форм нейраминидазы, в зависимости от штамма гриппа, и такие лекарства не всегда эффективны, особенно в связи с развитием резистентности к ним.

 

«Есть много штаммов вируса гриппа, которые циркулируют, поэтому каждый год нам приходится разрабатывать и производить новую вакцину, чтобы соответствовать наиболее распространенным штаммам текущего года», - информирует общественность соавтор исследования Али Эллебеди, доктор философии, доцент кафедры патологии и иммунологии. в Вашингтонском университете. «А теперь представьте, если бы у нас была одна вакцина, которая защищала бы от всех штаммов гриппа, включая вирусы человека, свиней и другие высоколетальные вирусы птичьего гриппа. Это антитело могло бы стать ключом к созданию действительно универсальной вакцины.

Эллебеди обнаружил антитело - иммунную молекулу, которая распознает и присоединяется к чужеродной молекуле - в крови, взятой у пациента, госпитализированного с гриппом в еврейской больнице Барнс в Сент-Луисе зимой 2017 года.

Эллебеди работал над исследованием, посвященным анализу иммунного ответа на инфекцию гриппа у людей, в сотрудничестве с Центром неотложной помощи и исследований Вашингтонского университета. Представители Центра отправляли ему образцы крови от соглашающихся пациентов с гриппом. Он быстро заметил, что конкретный образец крови был необычным: помимо содержания антител против гемагглютинина, основного белка на поверхности вируса, он содержал другие антитела, которые явно нацелены на что-то другое.

«В то время, когда мы только начинали, и я настраивал свою лабораторию, у нас не было инструментов, чтобы посмотреть, на что еще могут быть направлены антитела», - информирует общественность Эллебеди, доцент медицины и молекулярной микробиологии.

Он отправил три антитела Флориану Краммеру, доктору наук, профессору микробиологии в Медицинской школе Икан на горе Синай. Эксперт по нейраминидазе, Краммер проверил антитела против своей обширной библиотеки белков нейраминидазы. По меньшей мере одно из трех антител блокировало нейраминидазную активность во всех известных типах нейраминидазы в вирусах гриппа, представляющих различные человеческие и нечеловеческие штаммы.

«Ширина антител действительно стала для нас неожиданностью», - говорит Краммер. «Как правило, анти-нейраминидазные антитела могут быть широкими в пределах подтипа, такого как H1N1, но антитело с мощной активностью по подтипам было неслыханным. Сначала мы не верили нашим результатам. Особенно способность антител переходить между гриппом А и вирусы гриппа В просто ошеломляет. Удивительно, на что способна человеческая иммунная система, если ей подойдут нужные антигены».

Чтобы выяснить, можно ли использовать антитела для лечения тяжелых случаев гриппа, Краммер и его коллеги проверили их на мышах, которым давали смертельную дозу вируса гриппа. Все три антитела были эффективны против многих штаммов, а одно антитело, названное «1G01», защищало от всех 12 протестированных штаммов, которые включали все три группы вируса человеческого гриппа, а также штаммы птиц и других нечеловеческих штаммов.

«Все мыши выжили, даже если им дали антитело через 72 часа после заражения», - говорит Эллебеди. «Они определенно заболели и похудели, но мы все же сохранили их. Это было замечательно. Этот результат свидетельствует о том, что можно использовать это антитело в сценарии интенсивной терапии, когда у вас кто-то болен гриппом, и уже слишком поздно использовать. Тамифлю.

Тамифлю следует вводить в течение 24 часов после появления симптомов. Препарат можно использовать позже. Он поможет многим людям, у которых диагностирован после закрытия окна Тамифлю. Но прежде чем исследователи могли даже подумать о разработке такого препарата на основе антитела, им нужно было понять, как оно влияет на нейраминидазу. Они обратились к Вильсону из Scripps Research, известному во всем мире в качестве структурного биолога. Уилсон является председателем факультета интегративной структурной и вычислительной биологии Института и сделал множество оригинальных открытий, которые способствовали разработке универсальных вакцин против гриппа и других сложных вирусов, таких как ВИЧ.

Уилсон и Ксейонг Чжу, доктор философии, штатный сотрудник лаборатории Уилсона, картировали структуры антител, когда они были связаны с нейраминидазой. Они обнаружили, что каждое из антител имело петлю, которая скользила внутри активного сайта нейраминидазы, как палка между зубчатыми колесами. Петли препятствовали высвобождению нейраминидазой новых вирусных частиц с поверхности клеток, тем самым нарушая цикл вирусной продукции в клетках-хозяевах.

«Мы были удивлены тем, как этим антителам удалось вставить одну петлю в консервативный активный сайт без контакта с окружающими гипервариабельными областями, тем самым достигнув гораздо большей ширины против нейраминидазы различных вирусов гриппа, чем мы видели раньше», - говорит Уилсон.

Структуры показали, что антитела обеспечивают ​​широкую защиту. Даже незначительные изменения могут отменить способность белка выполнять свою работу, предотвращая тем самым размножение вируса. Исследователи работают над разработкой новых и улучшенных методов лечения и вакцин против гриппа на основе антител 1G01.

«Нейраминидаза долгое время игнорировалась как кандидат на вакцину», - говорит Эллебеди. Теперь, когда мы знаем, как выглядит широко защищающее антитело к нейраминидазе, у нас есть альтернативный подход, чтобы начать разработку новых вакцин, которые вызывают подобные антитела. И это может быть очень важно если мы собираемся выяснить, как разработать действительно универсальную вакцину».

Исследование было поддержано грантами Национального института аллергии и инфекционных заболеваний (R01 AI117287, R21 AI139813, U01 AI141990) и Национальных институтов здравоохранения (R56 AI117675).

Текст: Т. Сокот