Кроки розробки вакцини проти ВІЛ

СНІД (синдром хронічного імунодефіциту) є серйозним захворюванням імунної системи. Смертельна та невиліковна хвороба вперше з'явилася у західних країнах наприкінці 1970-х років. З того часу СНІД перетворився на глобальну епідемію і, таким чином, сьогодні вважається одним із найпоширеніших захворювань.


Вірус вірусу імунодефіциту людини (ВІЛ) є ретровірусом (спадковий матеріал, який є одноланцюжковою позитивною РНК). Основними клітинами цієї клітини є клітини CD4 і CCR5, проте рецептори CD4 виявляються не тільки в хелперних Т-клітинах, а й в інших клітинах, пов'язаних з імунітетом, таких як муцинозні макрофаги.

На стадії проникнення ВІЛ в організм вірус виявляє особливу спорідненість до клітин із рецептором CD4. У випадках, коли зараження відбувається через кров (наприклад, при ін'єкціях наркотиків та здачі крові), вірус може проникати безпосередньо до Т-хелперних клітин. Коли інфекція виникає під час статевого акту, вірус проникає в облітеровані клітини, розташовані під вистиланням носіїв, що несуть підлогу, CD4 рецептора. Ці клітини намагаються боротися з вірусом та проковтнути його. Вірус використовує його як троян, щоб проникнути в кровотік і потім заразити Т-хелперні клітини.


Імунна система, намагаючись боротися з інопланетним загарбником, починає виробляти антитіла до вірусу та рекрутувати різні типи клітин. Тим не менш, чим потужніший T-хелпер, що активується для боротьби з вірусом, тим легше вірусу проникнути в клітину. Здатність організму до самооборони ефективно знищується вірусом, і пацієнт зрештою помирає від хвороб, з якими організм зазвичай міг впоратися, таких як грип, пневмонія та деякі види раку (особливо саркома, рак сполучної тканини).


Хоча ця хвороба все ще невиліковна, існують ліки, які значно продовжують життя пацієнтам і людям, які живуть із цією хворобою від десяти до двадцяти років.


Пошук вакцини проти СНІДу розпочався у 1984 році, коли ідея, якою зазвичай керувалися дослідники, полягала в тому, щоб не дати вірусу проникнути до його імунної клітини. Однак незабаром з'ясувалося, що антиген (оболонка білка, яку представляє вірус) має здатність до модифікації, що перевищує те, що було відомо досі, і не здатною імунною системою реагувати на нього.

В даний час дослідники зосереджені на вакцині проти ВІЛ, орієнтованої на антиген gp120, виявлений в оболонці вірусу. На жаль, велика різноманітність у просторі, який представляє цей білок, дуже ускладнює пошук єдиної блокуючої молекули. Команда з університету Гейдельберга, Німеччина намагається вирішити цю проблему, використовуючи комп'ютерну модель, яка враховує просторову конфігурацію (конфігурацію) сайтів зв'язування вірусного білка gp120. Мета дослідників – створити загальну структуру для всіх штамів вірусу, які будуть використовуватись у майбутньому для розробки загальної вакцини проти СНІДу.

Припущення дослідників полягало в тому, що, незважаючи на різні штами СНІДу, епітоп (частина імунної системи, що ідентифікується імунною системою) є більш консервативним у тому сенсі, що він зв'язується з тією ж областю і тим самим сайтом, що і сайт людської T-хелперної зв'язку. Використовуючи попередню роботу над різними штамами вірусу ВІЛ, дослідники змогли отримати структуру скелета з короткими білковими залишками, пов'язану з gp120, лінкерним сайтом CD4, та побудовану з 15 амінокислот. Залишковий скелет, зображений на малюнку 1, був створений з використанням динамічного молекулярного моделювання, що дозволяє осідати будівельним блокам. У космосі враховуються закони фізичного тяжіння/відхилення.

Пізніше дослідники перейшли на 3D-моделі, які дають конфігурацію простору сайтів посилань. 19 різних послідовностей з 8 штамів ВІЛ були «одягнуті» на скелет, щоб отримати 19 площ поверхні, які відрізняються за електричним зарядом та співвідношенням гідрофільності / гідрофобності. У результатах, показаних на малюнку 2, поверхня, звернена до зчитувача, є поверхнею в точці з'єднання вірус-клітина, причому червоний колір позначає негативний заряд, а синій - позитивний. Ви можете ясно бачити, що молекули сильно відрізняються одна від одної, коли йдеться про електричний заряд їхньої поверхні. У той же час дослідники наполягали на тому, що постійні фізико-хімічні властивості повинні бути присутніми в кожному білку і білку, щоб забезпечити його ідентифікацію та підключення до одного сайту. Дослідники розрахували середньозважене електричне значення всієї площі поверхні 4-CD, зважаючи на топографію кожного перерізу та перерізу, і виявили, що відмінності між 19 штамами стали незначними.

Це дослідження вчить нас тому, що навіть коли віруси демонструють значні відмінності між рядом штамів, коли всі вони мають бути ідентифіковані та з'єднані з однією молекулою, очікується, що вони будуть представляти принаймні одну ідентичну або близьку область. Насправді це «ахіллесова п'ята» вірусу СНІДу, тому що будь-яке відхилення від цієї уяви означає нездатність вірусу поєднатися з клітиною-мішенню і фактично припинити виживати. Дослідники також дійшли висновку, що інший спосіб розробки вакцини проти СНІДу заснований на тому факті, що оскільки можна картувати різні області точки приєднання вірусу, вакцина може складатися з великої кількості антитіл для кожної ураженої області і кожного вірусу. У будь-якому випадку, спосіб зробити ефективну вакцину від СНІДу далекий від нас принаймні на 10 років,