Иммунные мутанты обгоняют СПИД

Учёные стократно увеличили эффективность иммунного ответа ВИЧ

lbl.gov
ВИЧ знаменит своей быстрой изменчивостью, а его немногие медленно меняющиеся белки наша иммунная система видит плохо. Теперь учёные вывели иммунные клетки-мутанты, которые в десятки и сотни раз лучше справляются с этой задачей. Они успевают размножаться быстрее, чем вирус, и могут помочь организму победить СПИД.

Несмотря на относительно молодой возраст ВИЧ по сравнению с такими инфекциями-долгожителями, как малярия или туберкулез, этот вирус ежегодно инфицирует около 30 миллионов человек по всему миру. 2,5–3 миллиона человек в год гибнут от синдрома приобретенного иммунодефицита — примерно столько же, сколько и от малярии, и вдвое больше, чем от туберкулёза.

Изобретение и быстрое внедрение десятков высокоактивных противовирусных препаратов уже позволяет больным долгое время вести нормальный образ жизни, но сообщения о полном избавлении от ВИЧ пока больше смахивают на фантастику. Все эти препараты на той или иной стадии замедляют деление вируса, препятствуя образованию новых копий генетического материала или сборке целой вирусной частицы.

Джеймс Райли и соавторы публикации в Nature Medicine решили пойти принципиально иным путём и помочь самой иммунной системе справиться с вирусом.

Ученые «вооружили» клетки-киллеры иммунной системы новым вариантом рецептора, позволяющим распознавать и уничтожать пораженные вирусом клетки.

Безусловно, это не первая попытка заставить иммунную систему самостоятельно справиться с ВИЧ, однако высокая изменчивость вируса и эксплуатация им иммунных клеток, подрывающая их работу, сильно затрудняют разработку вакцин. Райли и коллеги решили сосредоточиться на агентах, предназначенных непосредственно для уничтожения заражённых вирусами клеток организма, — так называемых T-киллерах. Подобный подход в виде клеточной терапии, уже показал свою эффективность в лечении злокачественных опухолей.

На поверхности каждой клетки нашего организма есть так называемые молекулы комплекса гистосовместимости I типа, MHC I (от английского Major Histocompatibility Complex). Эта структура — своеобразный «дисплей», на котором отображаются процессы синтеза белков, протекающие внутри клетки. Каждый раз, когда в клетке образуется новый белок, небольшой его участок из десяти-пятнадцати аминокислот отправляется на поверхность, где и «отображается» в составе MHC I.

Т-киллеры непрерывно «сканируют» все клетки организма, и если на одной из них упомянутая аминокислотная цепочка оказывается чужеродной — той, на которую натренирован T-киллер, то тут же принимаются за уничтожение. Проблема вирусов и опухолей в том, что им удается либо «спрятать» свои собственные белки от представления в составе MHC I, либо они обладают настолько высокой изменчивостью, что иммунитет просто не успевает за непрерывно меняющимися врагами.

Вирус иммунодефицита славится своей исключительной изменчивостью, однако и у него есть белки, с которыми особо не поиграешь. Один из них называется p17.

Вирусологи выбрали в качестве мишени для опознания ВИЧ небольшой, длиной в 9 аминокислот — с 77-й по 85-ю аминокислоты — участок этого белка, получивший кодовое название SL9. В трех из четырех случаях заражения ВИЧ эта цепочка обязательно попадает на поверхность клеток.

У абсолютного большинства европеоидов есть ген, кодирующий Т-клеточный рецептор TCR 868, запускающий программу убийства заражённых клеток при связывании с SL9. Проблема в том, что даже при встрече с этой цепочкой рецептор с ней связывается далеко не всегда и очень ненадолго. Команды на размножение SL9-специфичных клеток и убийство ими клеток, заражённых ВИЧ, выдаются редко. В итоге вирус размножается быстрее, чем T-киллеры, способные его уничтожить.

Райли и коллеги выделили ДНК, кодирующую TCR 868, и сделали несколько незначительно отличающихся от неё копий. Считанные с этой матрицы белки незначительно отличались от TCR 868 и тоже связывались с SL9. Чтобы выяснить, какой лучше, учёные даже устроили этим клеткам своего рода эволюционное соревнование этих искусственно полученных белков-мутантов, заставив выживать сильнейших.

По некоторым показателям мутант-победитель превзошёл своего прародителя в 100 с лишним раз.

Например, время связывания Т-киллера, на поверхности которого находился рецептор-мутант, с пораженной ВИЧ клеткой увеличилось с 1 минуты до 2,5 часов. В условиях культуры in vitro это позволило Т-киллерам подавить размножение ВИЧ и даже выработать достаточное количество цитокинов, которые в организме должны только усиливать реакцию уничтожения.

Но, самое главное, встраивание гена мутантного рецептора в геном Т-киллера давало тот же самый эффект, даже если в качестве мишени выступали изменившиеся цепочки SL9.

К первым испытаниям новой методики лечения больных СПИДом Райли и его коллеги рассчитывают приступить уже в следующем году — если испытания на мышках, которые уже идут, окажутся успешными. Примерный план лечения будет напоминать существующие сегодня методы клеточной терапии опухолей, за тем исключением, что врачи будут не выбирать из Т-киллеров больного наиболее подходящие клетки, а будут создавать их с помощью генной терапии.

Примерная схема лечения будет выглядеть так: у больного забирают немного крови из вены, из этой крови выделяют все Т-киллеры, потом в активной форме встраивают в их ДНК ген, кодирующий «мутантный 868», после чего размножают клетки в культуре in vitro и вводят их обратно больному. В результате Т-киллеры, способные эффективно распознавать пораженные ВИЧ клетки, оказываются в организме, распределяются по кровотоку, а каждая встреча с мишенью приводит к образованию новых Т-киллеров, только усиливая реакцию уничтожения.

Насколько эффективными окажутся эти попытки, «Газета.Ru» обязательно расскажет, а сами ученые уже планируют использовать разработанный ими метод и при создании новых Т-рецепторов для борьбы с опухолями.