Победа над ВИЧ и COVID-19 может зависеть от настройки молекул вакцины

COVID-19, coronavirus
3D-печать шипового белка SARS-CoV-2, вируса, вызывающего COVID-19, перед 3D-печатью вирусной частицы SARS-CoV-2. Спайковый белок (на переднем плане) позволяет вирусу проникать в клетки человека и инфицировать их. На модели вируса поверхность вируса (синий цвет) покрыта белками-шипами (красный цвет), которые позволяют вирусу проникать в клетки человека и инфицировать их. Кредит: NIH

Разработка вакцины начинается с поиска правильных ингредиентов. У каждого инфекционного агента есть молекулы, называемые антигенами, которые иммунная система потенциально может распознать и атаковать. Поэтому ученые должны тщательно продумать, какие антигены должны входить в состав вакцины.

Ученые много знают о том, как создавать вакцины, но есть много болезней, которые не удалось контролировать с помощью вакцинации. Например, ВИЧ быстро мутирует и очень хорошо скрывается от иммунной системы, поэтому ученым сложно определить, какие антигены включить в вакцину.

В новом исследовании Immunity исследователи из Института иммунологии Ла-Хойи (LJI) показывают, что один из способов улучшить иммунный ответ организма на вакцины — это фактор валентности антигена. Валентность означает количество сайтов связывания антител на антигене.

«Различия в валентности могут повлиять на реакцию антител», — говорит Ю Като, доктор философии, научный сотрудник LJI и первый автор нового исследования.

Вы можете думать о валентности антигена, как о бугорках на деталях Lego. Чем выше валентность, тем больше сайтов у антител. Но включение в вакцину более высокой валентности антигена не означает, что она работает лучше.

«Различные вакцины имеют совершенно разную валентность. Токсин дифтерии — это димер, валентность 2. Вакцина против гепатита B составляет 100–120», — поясняет Като. «Нет четкого консенсуса относительно того, как разные валентности влияют на ответы В-клеток, поскольку эти антигены также различаются во многих других отношениях».

В рамках нового исследования исследователи работали в тесном сотрудничестве с LJI Microscopy Core и использовали передовую технику визуализации, называемую двухфотонной микроскопией, для визуализации влияния валентностей на ответы B-клеток.

Исследователи обнаружили, что антигены с высокой валентностью могут побуждать организм вырабатывать больше В-клеток, вырабатывающих антитела. Это похоже на то, что иммунная система видит множество целей на этих антигенах и применяет метод рассеянного удара при их поражении. Фактически, валентности 60 кажется достаточно для увеличения количества В-клеток, а валентности четырех во многих случаях может быть достаточно.

«Валентность имеет значение, но вам не нужна валентность 1000, встроенная в вашу вакцину, чтобы она изменила ситуацию», — говорит профессор LJI Шейн Кротти, доктор философии, который вместе с профессором Уильямом руководил новым исследованием. Шиф, доктор философии, Scripps Research.

Антигены с низкой валентностью действительно вызывают меньший, более целевой ответ В-клеток. Эти В-клетки встречаются реже, но они с большей вероятностью будут меткими стрелками. Считается, что эти клетки обладают «высоким сродством».

Исследователи использовали метод, называемый двухфотонной микроскопией, чтобы изучить, как взаимодействуют В-клетки с более высоким сродством (зеленые), неспецифические В-клетки (синие) и Т-клетки (розовые) у живых мышей. Предоставлено: лаборатория Кротти, Институт иммунологии Ла-Холья.

Ученые давно знают о валентности, но было трудно проверить, какие валентности антигена лучше всего работают в вакцинах.

Большая проблема в том, что разные патогены не различаются только валентностью. У них также разные структуры, разные способы проникновения в клетки и разные стратегии уклонения от иммунной системы. Это означает, что ученые, изучающие влияние валентности, застряли, сравнивая яблоки с апельсинами.

«Белки действительно уникальны, поэтому нам пришлось провести сравнение яблок с яблоками», — говорит Кротти.

Чтобы решить эту проблему, исследователи объединились с лабораторией Шифа в Scripps Research. Шиф и его коллеги разработали версии белка ВИЧ с валентностью антигена от 1 до 60. Все эти антигены были основаны на белках ВИЧ, что делало их лучше, чем сконструированные антигены, использованные в предыдущих исследованиях валентности. Затем группы исследователей LJI и Scripps вместе работали над тестированием антигенов на мышах.

«В сотрудничестве с лабораторией Шифа мы разработали платформу, которая позволила нам отображать различные антигены», — говорит Като. «Эта платформа была разработана таким образом, чтобы мы могли честно сравнивать ответы».

Исследователи пришли к выводу, что, хотя вакцинам требуется валентность более чем одного сайта связывания, выбор валентности четырех вместо валентности 60 не оказывает большого влияния на ответы В-клеток.

Валентность по-прежнему будет важным компонентом, который необходимо учитывать при разработке вакцины. Например, поскольку иммунная система не распознает ВИЧ, В-клетки, нацеленные на вирус, встречаются очень редко. Это означает, что антигены с высокой валентностью могут способствовать увеличению этих редких популяций В-клеток, стимулируя реакцию иммунной системы: «чем больше, тем лучше».

Выбор антигенов с правильной валентностью будет действительно зависеть от болезни, которую пытаются нацелить ученые. «В зависимости от типа В-клеток, которые нам нужно праймировать, нам нужно подумать о том, какая валентность может быть лучшей», — говорит Като.

Ученым также может потребоваться учитывать валентность при разработке вакцин против COVID-19. Различные лаборатории по всему миру тестируют вакцины, которые содержат антигены с разной валентностью. Что подойдет лучше всего? «Определенно возможно ответить на этот вопрос, и исследователи COVID пытаются найти способы использовать эффекты валентности», — говорит Като.

«Доктор Като проделал прекрасную работу, объясняя влияние валентности и некоторых других молекулярных параметров на реакцию на вакцины», — добавляет Шиф. «Это было очень плодотворное сотрудничество, и мы, безусловно, будем использовать информацию из этого исследования в наших будущих разработках вакцины против ВИЧ, SARS-CoV-2 и других патогенов»./P>

Spread the love