Пришельцы из далекого космоса, роботы-убийцы, монстры из ночных кошмаров, демоны и прочая нечисть — эти персонажи частенько становятся причиной уничтожения (ну или попыток) человечества в кино и литературе. Однако это все фантастика. Реальные же монстры это болезни, которых очень и очень много. И для борьбы с каждой из них нам нужно, как правило, уникальное оружие. Одним из самых ужасных «монстров» среди недугов по праву можно назвать ВИЧ — вирус иммунодефицита человека, который получил статус чумы ХХ века не просто так. На протяжении многих лет ученые по всему миру ищут способы борьбы с вирусом и способы защиты от него. И вот на горизонте появился маленький лучик надежды. А именно исследование, подтвердившее выработку иммунитета к одному из штаммов ВИЧ у приматов. Каким образом ученым удалось достичь этого, какие результаты показали опыты и как скоро нам ждать вакцину от ВИЧ? Источником ответов на эти вопросы будет доклад исследовательской группы. Поехали.
Ранее я уже затрагивал тему ВИЧ в статье, описывающей исследование нового метода диагностики этого вируса (Анализ скорости молекулярных микромоторов для диагностики ВИЧ).
ВИЧ — вирус иммунодефицита человека впервые показал свою жуткую гримасу еще в начале 80-ых годов прошлого века. Тогда никто еще не знал что это, а сам вирус не имел даже названия. Дальнейшие исследования показали, что ВИЧ является ретровирусом, который поражает клетки иммунной системы организма человека, одной из самых важных систем. Следствием работы вируса становится подавление иммунной защиты и развитие СПИД — синдрома приобретенного иммунного дефицита. В таком состоянии организм остается беззащитен, и любая, даже самая легкая, инфекция (а также раковые клетки) могут разительно на него воздействовать. По сути ВИЧ уничтожает нашу оборону и враги в лице инфекций спокойно захватывают организм.
ВИЧ обладает контактным механизмом передачи. Заражение может произойти при контакте с кровью, спермой, грудным молоком, предсеменной жидкостью или секретом влагалища. Другими словами, незащищенный половой акт, зараженные медицинские инструменты, даже не дезинфицированные иглы в тату-салонах являются отличным способом распространения для вируса. В период становления ВИЧ, когда паника среди населения распространялась быстрее достоверной информации о том, что есть ВИЧ и как он распространяется, бытовало мнение что заразиться можно от простого рукопожатия. Это миф, ибо вирус не разносится через простое прикосновение с инфицированным человеком. Однако такой вариант заражения также возможно, но только в случае открытых ран на руках инфицированного и возможной жертвы заражения. Я уже не говорю о том, что некоторые считали комаров переносчиками ВИЧ (комар пьет кровь больного и, укусив здорового человека, может его заразить) это тоже миф.
Распространенность ВИЧ в мире по данным Всемирной организации здоровья (2017 год).
Детально описывать вирус и последствия его развития в организме я не стану, ибо мы собрались обсудить не столько сам вирус, сколько новый метод его диагностики. Но стоит заметить, что ВИЧ — терпеливый вирус, способный мутировать в теле зараженного с течением времени, что делает его еще более устойчивым к различным методам сдерживания или лечения. Это еще одна причина почему его необходимо обнаружить как можно раньше. Чем больше у вируса времени, тем он сильнее, и тем слабее зараженный человек.
Суть исследования
Исследователи отмечают, что на данный момент большое внимание уделяется сразу нескольким методикам защиты от ВИЧ. Среди них выделяют исследования, нацеленные на поиски клеточных и гуморальных ответов, а точнее на стимуляцию нейтрализующих антител (nAbs)*.
nAbs* — антитела, защищающие клетку от антигена путем нейтрализации его эффектов на биологическом уровне.
Ранее уже проводились успешные исследования с приматами в качестве испытуемых. В результате удалось достичь иммунизации организма посредством nAbs, воздействующих на GP120 (гликопротеин оболочки ВИЧ). Однако этот метод действенен только по отношению к таким типам вируса как SHIVBa-L и SHIVSF162-P4, которые и так довольно слабы. Другими словами, это исследование не может быть репрезентативным относительно тех штаммов ВИЧ, что распространены среди людей.
Методика на базе nAbs стала крайне популярной среди исследователей, поскольку позволяла достичь полной иммунизации у обезьян и мышей посредством применения моноклональных антител (mAbs)*, нейтрализующих ВИЧ.
mAbs* — антитела, вырабатываемые иммунными клетками из одной плазматической клетки-предшественницы.
nAbs может стать отличной базой для создания вакцины, нейтрализующей штаммы ВИЧ, обладающие более высокой степенью сопротивления. Однако для этого необходимо соединить сразу несколько методик воедино, что и сделали ученые в данном исследовании.
Главными инструментами ученых в этом исследовании были наработки предшественников, а именно SOSIP тримеры* и искусственно воссозданные заразные SHIV.
Тример* — сложная молекула, образование олигомера из трех молекул.
SOSIP тримеры это иммуногены, работающие на уровне оболочечных гликопротеинов (Env) вируса иммунодефицита человека.
Но для проверки действенности этих иммуногенов необходим «противник» в лице самого вируса. А поскольку подопытными в данном исследовании являлись макаки, то необходимо было создать SHIV (вирус иммунодефицита обезьяны/человека) с такой же Env последовательностью, как и у иммунизирующего тримера. Это стало возможным благодаря предыдущим исследованиям, воссоздавшим SHIV на базе штамма ВИЧ 2-ого уровня.
Используя вышеописанные методики, ученым удалось иммунизировать макак SOSIP тримерами, в основе которых была Env-последовательность BG505. После внедрения BG505-специфичных nAb 2-го уровня макаки были заражены резистентным к нейтрализации патогенным штаммом SHIVBG505.
Ученые выяснили, что защита организма от вируса напрямую зависит от уровня титров* сывороточных nAb, при этом значительно меньшее значение имеют другие параметры антител: антителозависимая клеточная цитотоксичность, активность T-лимфоцитов и т.д.
Титр* — максимальное или оптимальное разведение антигенов, антител или комплемента, при котором возможны регистрация положительной реакции между антигенами и антителами или стандартизация реакции по одному или обоим компонентам. («Большая советская энциклопедия»)
Исследователи определили порог титра для данной вакцины, дабы экспериментально сравнить ее эффективность с предыдущей ВИЧ-1 вакциной на основе nAb.
Результаты исследования
Предварительно было отобрано 78 испытуемых обезьян. Среди них, спустя 3 процедуры иммунизации BG505 Env тримерами, наблюдался различный уровень титров аутологичных nAb 2-ого уровня.
Ученые должны были разделить подопытных на две основные группы (с низким титром и с высоким), дабы определить степень влияния отличий между особями на процесс формирования защиты от вируса. Было выбрано 6 обезьян, которые показали самый высокий уровень нейтрализации вируса. Дополнительно было отобрано еще 6 особей, чей титр nAb был крайне низок. Представители обеих групп были смешаны с учетом пола, возраста и веса. В качестве контрольной группы выступали 12 особей.
Чтобы проверить как работает вакцина, необходимо для начала определить оптимальное «количество» вируса, способствующее заражению испытуемого из контрольной непривитой группы. Для этого ученые провели отдельное небольшое исследование с двумя группами по 6 особей, которых инфицировали вирионами* SHIVBG505 S375Y, выращенными в Т-клетке резус CD4+. Число вирионов было либо 0.5х108, либо 1.4х107.
Вирион* — вирусная частица вне живой клетки, проявляющая активность только после контакта с клеткой-носителем, образуя тандем «вирус-клетка».
В результате для основного исследования была выбрана дозировка инфицирования в 1.4х107 вирионов, поскольку при таком количестве заражению подвергалось 4 из 6 особей после первого инфицирования, а оставшиеся две — после второго инфицирования.
Изображение №1
Основные группы испытуемых (низкий и высокий титр nAb) также подготовили, проведя 4 этапа иммунизации (изображение 1А). Спустя 2 недели все особи отреагировали на иммунизацию повышением титров аутологичных nAb, при этом между двумя группами сохранилась достаточно внушительная разница этого показателя: 1:3790 для группы с высоким титром и 1:103 для группы с низким (изображение 1В).
Титры нейтрализации резусных CD4+ Т-клеток SHIVBG505 S375Y были в 30 раз ниже среднего значения при тестировании на клетках-мишенях TZM-bl (изображение 1C).
Спустя 4 недели после иммунизации все особи прошли 6-недельный этап заражения штаммом SHIVBG505.
Изображение №2
Для улучшения процесса сопоставления результатов вирусные нагрузки и временные отметки измерялись для всех особей на шестой и двадцатой недели одновременно (2А—2С).
Из шести особей, которые не проходили иммунизацию, заражено было пять сразу после первого этапа инфицирования. Оставшаяся особь также подверглась заражению после второго этапа (2А). Другими словами, 9 из 12 особей из контрольной группы заразились вирусом.
Ученые отмечают, что дозировка вируса в 1.4х107 на 1 процедуру искусственного инфицирования достаточно велика, то есть с таким количеством вирионов организму сложно бороться. Спустя 12 недель после инфицирования особи, которые не проходили иммунизацию, показали пиковую виремию*.Виремия* — состояние организма, когда вирус попадает в кровоток и распространяется по всему телу.Из шести особей с низким титром nAb две особи заразились уже после первого этапа инфицирования, а остальные четверо — после второго (2В). Таким образом было подтверждено, что испытуемые с низким титром nAb хоть и более стойкие к вирусу в сравнении с испытуемыми без иммунизации, но разница незначительна (2D). Однако у особей с низким титром nAb все же была отличительная черта — значительно более низкие вирусные нагрузки (2Е).
Куда важнее результаты группы испытуемых с высоким титром. На восьмой неделе испытания эта группа показала высокий уровень сопротивляемости вирусу после первого этапа инфицирования. На 11-ой неделе было проведено второе инфицирование, целью которого было определение срока действия защиты от вируса и срок, при котором уровень титров nAb сохраняется.
Результатом уже двух этапов инфицирования стало заражение 4 особей из группы с высоким титром nAb (после 3, 6, 10 и 12 вирусных «инъекций» соответственно). Однако 2 особи показали полную защиту (2С) от вируса.
Несмотря на заражение, особи из данной группы показали значительно меньшую пиковую виремию, чем особи из группы без иммунизации (2Е). На фоне этих наблюдений ученые выдвинули теорию: суб-защитные уровни nAb в сыворотке крови во время инфекции в сопряжении с активацией В-клеток, стимулирующих быструю выработку nAb, сокращают первичную виремию, что снижает вирусную нагрузку на организм.
Как вывод, особи с высоким титром nAb даже спустя 11 попыток их инфицировать оставались здоровы и сохраняли первичный уровень защиты от вируса. В то время как особи с низким титром или особи без иммунизации крайне быстро подвергались заражению.
Далее ученые решили провести анализ изменений титра nAb у разных групп испытуемых в ходе всех этапов исследования. Это позволило более четко понять взаимосвязь между степенью защищенности от вируса и уровнем титра nAb.
Изображение №3
Особи без иммунизации начали вырабатывать BG505 S375Y псевдо-вирусные ID50 nAb титры спустя 8-12 недель после инфицирования в ответ на SHIVBG505 S375Y (3А). У группы с низким титром был обратный процесс — nAb титр начал снижаться после инфицирования, и только спустя 1-2 недели он начал подниматься (3В).
Инфицированные особи из группы с высоким титром nAb продемонстрировали рост BG505 S375Y nAb титров спустя 1-4 недели после заражения (3С).
Важно отметить, что разные особи демонстрировали разные результаты. Самыми значимыми были 2 особи, которые показали полную защиту от вируса. У них титр начал снижаться еще в начале испытаний, но на 10-ой неделе начал расти и достиг уровня 1:800. После он сохранялся на этом уровне стабильно до самого конца испытаний (3D).
Не менее важным ученые считают и понимание того, какие еще факторы повлияли на формирование защиты от вируса, кроме титров nAb. Если коротко, то проведя анализ данных всех испытуемых с самого начала опытов и до их завершения, ученые заверяют, что на формирование защитного механизма не повлияли ни антителозависимая клеточная цитотоксичность, ни активность T-лимфоцитов, ни gp120 антитела. Однако данное утверждение требует уточнения, так как могут быть и другие факторы, которые тем или иным образом повлияли на процесс иммунизации испытуемых особей.
Для более детального ознакомления с нюансами исследования рекомендую почитать доклад ученых, доступный по ссылке.
Эпилог
На данный момент существует множество исследований, нацеленных на поиски методик создания защиты от ВИЧ. Этот вирус очень опасен и коварен, учитывая его латентный период. В борьбе с ним важно все: и лечение, и диагностика.
Возможно использование животных в научных исследованиях и покажется кому-то проявлением жестокости, но на это стоит взглянуть с позиции перспективы этих исследований. Подобные опыты приносят свой результат, открывая новые пути борьбы с ВИЧ, которым страдают миллионы людей. И было бы крайне жестоко утверждать, что они заслужили это.
Ранее уже проводились подобные исследования, однако они хоть и показывали отличный результат, но были неприменимы по отношению к человеку, поскольку полученные вакцины работали исключительно на обезьянах и могли справиться исключительно с определенным штаммом ВИЧ, который считается самым слабым. Да, 2-ой тип ВИЧ не самый распространенный, однако найдя способ эффективно бороться с ним или защищаться от него, ученые смогут применить новые знания в исследованиях, связанных уже с ВИЧ-1.
В любом случае, данное исследование нельзя назвать бесполезным. Любые знания, особенно касающиеся заболеваний, очень важны в борьбе с ними.
Благодарю за внимание, оставайтесь любопытствующими, не забывайте про свое здоровье и здоровье окружающих. Хороших вам выходных, друзья.
Спасибо, что остаётесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас оформив заказ или порекомендовав знакомым, 30% скидка для пользователей Хабра на уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас: Вся правда о VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps от $20 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).
VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps до 1 января бесплатно при оплате на срок от полугода, заказать можно тут.
Dell R730xd в 2 раза дешевле? Только у нас 2 х Intel Dodeca-Core Xeon E5-2650v4 128GB DDR4 6x480GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $249 в Нидерландах и США! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп. класса c применением серверов Dell R730xd Е5-2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки?
Источник
