22.10.2020

Новая технология мышиных моделей может ускорить поиск вакцины против СПИДа

Исследователи из Бостонской детской больницы разработали технологию, позволяющую быстро создавать мышиные модели для тестирования и настройки потенциальных вакцин против ВИЧ. Такие модели могут ускорить поиск «святого Грааля» в области СПИДа — вакцины, которая вырабатывает широко нейтрализующие антитела, способные бороться с любым мутантным штаммом ВИЧ. Результаты опубликованы 8 сентября в журнале Cell.
                                                                                       

ВИЧ часто меняет свой белок, исключая попытки иммунной системы человека нейтрализовать его. Хотя горстка ВИЧ-инфицированных людей может производить широко нейтрализующие антитела к ВИЧ, это обычно происходит в результате многолетнего воздействия вируса, что позволяет иммунной системе модифицировать антитела, чтобы догнать вирусные изменения. Сначала люди вырабатывают антитела-предшественники, которые затем созревают в результате мутаций и естественного отбора, и со временем становятся более защищенными.

«Это длительный процесс, в котором задействовано много промежуточных антител, поэтому очень сложно разработать вакцины против ВИЧ для защиты неинфицированных людей», — говорит Фредерик Альт, доктор философии, директор Программы по клеточной и молекулярной медицине в Бостонских детях. Больница, соавтор статьи с Джоном Масколой, доктором медицины, директором Исследовательского центра вакцин NIAID (VRC).

«Лишь небольшая часть пациентов может вырабатывать широко нейтрализующие антитела, и к тому времени, когда они это делают, вирус уже интегрируется в геномы Т-клеток пациента», — говорит Мин Тиан, кандидат медицинских наук, один из первых автор статьи вместе с Ченгом Ченгом, Сючжуном Ченом и Хонъингом Дуаном из Научно-исследовательского центра вакцин NIAID (VRC) и Хвей-Лин Ченгом из Alt Lab.

Итак, исследователи начали с вопроса: как широко нейтрализующие антитела естественным образом возникают у ВИЧ-инфицированных? И как мы можем повторить этот процесс для создания эффективной вакцины?

«Чтобы облегчить эту работу, мы хотели разработать новый тип модели гуманизированных мышей, который был бы более физиологичным, а также позволил бы нам очень быстро протестировать новые стратегии вакцинации», — сказал Альт.

Создание разнообразного иммунного репертуара

Бостонская детская команда начала с базовых компонентов известного ответа человеческого антитела на ВИЧ. Гены антител собираются из строительных блоков, известных как V, D и J сегменты. Благодаря различным комбинациям V-D-J наши B-лимфоциты способны продуцировать огромное количество различных антител, достаточно, чтобы можно было распознать практически любого захватчика. После того, как B-клетка распознает патоген, она дополнительно мутирует последовательность V-D-J, часто последовательными шагами, позволяя своим B-клеткам потомства продуцировать еще более сильные антитела.

Предшествующая работа позволила выяснить структуру широко нейтрализующих антител против ВИЧ и вывести комбинации V-D-J, которые составляли их предшественники. Команда вставила соответствующую ДНК в эмбриональные стволовые клетки мыши.

Используя подходы, полученные из предыдущей работы Alt Lab, исследователи затем использовали модифицированные эмбриональные стволовые клетки для быстрого генерирования мышей, чьи B-клетки могли собирать очень разнообразный набор предшественников антител к ВИЧ, используя широко нейтрализующее антитело-предшественник человека «V «сегмент с различными сегментами D или J.

Итерационный процесс

Группа VRC вместе с сотрудниками Института вакцины против человека Duke, Научно-исследовательского института Scripps, Исследовательского института рака им. Фреда Хатчинсона и других центров последовательно подвергли тестируемых мышей Alt Lab воздействию ряда специально разработанных антигенов ВИЧ. В то время как мыши начали с создания незрелых «предковых» антител, этот последовательный подход к вакцинации «научил» их В-клетки продуцировать все более разнообразные и эффективные гуманизированные антитела, которые в конечном итоге смогли нейтрализовать некоторые вирусные штаммы ВИЧ.

«Вместо того чтобы проходить поколения селекционных мышей для создания моделей, наш подход позволяет нам быстро удалять и заменять геномные элементы для создания изменений в В-клетках», — объясняет Алт. «Таким образом, мы можем быстро перепрограммировать эту модель мыши с использованием промежуточных генов антител, выбранных из первых успешных иммунизаций, и подвергнуть их воздействию новых антигенов. Со временем мы надеемся, что этот процесс приведет к генерации широко нейтрализующих антител к ВИЧ».

Поскольку сконструированные антигены включали систему, каждый раз увеличивая анте, исследователи могли наблюдать мутации антител, приобретающие их.

«Вы перемещаете B-клетки в направлении и выясняете, что работает, и возможное зависание», — говорит Альт. «Затем вы работаете, чтобы выяснить, как затем адаптировать модель мыши и иммуногены, чтобы в конечном итоге добраться до стадии широко нейтрализующих антител».

Еще предстоит пройти долгий путь, но Альт считает, что технология может ускорить поиск действительно эффективной вакцины против ВИЧ, а также вакцин против других вирусов. Это также может позволить исследователям генерировать высокоспецифичные терапевтические антитела. «Мы надеемся, что это будет в целом полезно», — говорит Альт.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *