На шаг ближе к вакцине от ВИЧ: исследование титров сывороточных нейтрализующих антител у обезьян
Ранее я уже затрагивал тему ВИЧ в статье, описывающей исследование нового метода диагностики этого вируса (Анализ скорости молекулярных микромоторов для диагностики ВИЧ).
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.
Ранее я уже затрагивал тему ВИЧ в статье, описывающей исследование нового метода диагностики этого вируса (Анализ скорости молекулярных микромоторов для диагностики ВИЧ).
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.
Товары
-
ACR Head and Neck
342 ₽
-
Laboratory medicine books 2
342 ₽
-
TraumaCAD
342 ₽
-
Aclands DVD Atlas of Human Anatomy
1,027 ₽
-
Toxicology Books 3
342 ₽
-
Библиотека химика-органика
411 ₽
-
Анатомический атлас
342 ₽
-
Campbell's Urology
479 ₽
-
Bracco Principles and Techniques of Spiral CT
205 ₽