Профилактическая вакцинация против ВИЧ-1: современные данные

Внедрение эффективной вакцинации против ВИЧ-1 может позволить держать под контролем
пандемию ВИЧ-1-инфекции. Данная глава содержит обзор современных данных о
разработке вакцины.

Индукция синтеза нейтрализующих антител
По аналогии с другими вакцинами, к примеру, вакциной против вируса гепатита В,
изначальные попытки разработки ВИЧ-1-специфической вакцины были направлены на
потенциальную индукцию синтеза нейтрализующих антител. В связи с этим в ряде
исследований по надежности и эффективности вакцин изучался вопрос о том, синтез каких
именно антител к оболочечному белку ВИЧ-1 должен быть индуцирован. Для индукции
использовались белки gp120, gp160, элементы белка gp160 и пептидные участки gp160
различных вариантов ВИЧ-1. Эти вакцины могли стимулировать синтез антител в
лабораторных условиях in vitro, но плохо нейтрализовали вирусы в организме пациентов
(Mascola 1996).
В двух крупных исследованиях III фазы (AIDS Vax Trials), проведенных на здоровых
добровольцах, были изучены две вакцины на основе белка gp120: в исследовании VAX003,
проведенном в Таиланде (Pitisuttithum 2006), для этого использовалась B-клада белка gp120
штамма MN ВИЧ-1 и белок gp120 штамма CRF01_AE ВИЧ-1; в исследовании VAX004
(США, Нидерланды; Flynn 2005) использовалась B-клада белка gp120, выделенного из
штаммов MN и GNE8 ВИЧ-1. В обоих исследованиях было установлено, что вероятность
инфицирования после введения вакцины не снижалась, несмотря на индукцию синтеза
антител к gp120. Очевидно, в условиях биологической активности молекулы оболочечного
белка gp160 она слабо нейтрализуется антителами. Это связано еще и с тем, что до момента
связывания gp120 с рецептором CD4 консервативные эпитопы, важные для биологической
функции, расположены в углублении молекулы gp120. Они дополнительно замаскированы
вариабельными участками аминокислотных последовательностей и большим количеством
гликозилированных групп (Kwong 2002). Вследствие этого антитела могут блокировать
место связывания gp160 с молекулой CD4 лишь в незначительной степени. Только после
связывания тримера gp160 с молекулой CD4 посредством конформационных изменений
V3-петли открывается домен связывания с корецепторами CCR5 и CXCR4. Антитела к
V3-петле могут выполнять нейтрализующую функцию, однако участки активного
связывания могут быть распознаны антителами лишь в течение короткого периода времени,
поэтому для эффективной нейтрализации необходима высокая концентрация антител.
Отягощающим фактором является то, что тример gp160 пространственно закрывает
взаимодействие между V3-петлей и корецептором, поэтому возможность воздействия
антител на V3-петлю является лишь условной (Labrijn 2003).
Таким образом, введение вакцины на основе рекомбинантного белка gp120 не может
индуцировать функциональную активность этих важных антител, прежде всего потому, что в
нативном состоянии белка gp120 эпитопы V3-петли недоступны для контакта с антителами.
В связи с этим делаются попытки разработки фузионных молекул из gp120 и CD4, которые
при связывании с молекулой CD4 индуцируют конформационные изменения в gp120, при
этом V3-петля становится лучше распознаваемой для иммунной системы (Kwong 1998). Хотя
иммуногенность вакцины может быть повышена при ее производстве из тримеров gp120 и
искусственных антигенов, что обеспечивает формирование пространственной структуры,
сходной с целевой, тем не менее, прогресс в данной области исследований еще не достигнут.
У инфицированных пациентов все же образуются нейтрализующие антитела, однако они
чаще всего направлены против вариабельных участков аминокислотной последовательности,
поэтому вирусы могут быстро реагировать путем формирования мутаций «ускользания от
иммунного ответа». С учетом высокой вариабельности этих участков у большинства
пациентов образующиеся антитела направлены против собственного штамма вируса, но они
в недостаточной мере могут нейтрализовать вирусы, выделенные от других пациентов.
Возможность выделения нейтрализующих антител против нескольких вариантов ВИЧ-1
существует приблизительно лишь у 10-30 % пациентов. Поскольку нейтрализующие
антитела широкого спектра в большинстве случаев образуются только через 2-3 года после
инфицирования, они не в состоянии контролировать хроническую инфекцию.
Лишь небольшая часть длительно живущих пациентов, в том числе элитных контроллеров, в
состоянии вырабатывать нейтрализующие антитела широкого спектра, которые в состоянии
нейтрализовать 70-90 % вариантов ВИЧ-1. Целевыми структурами для нейтрализующих
антител широкого спектра являются консервативные участки связывания белка gp120 с CD4,
богатые маннозой структуры в области V3-петли (участок связывания с корецепторами),
гликопептидные эпитопы V1- и V2-петли, а также важные для слияния домены белка gp41.
До сих пор остается неясным, почему лишь некоторые люди способны синтезировать
эффективные нейтрализующие антитела. На эффективность антител могут влиять различные
генетические особенности процесса их образования. Некоторые особенно эффективные
антитела характеризуются такими необычными свойствами, как длинные участки CDR3 и
усиленное созревание аффинности, тем не менее, синтез антител подобного типа было бы
сложно индуцировать путем вакцинации. Кроме того, перекрестные реакции к собственным
антигенам организма в данном случае могут повлиять на иммунологическую толерантность.
Совершенно новая методика представляет собой пассивную генетическую иммунизацию,
предусматривающую перенос генов, отвечающих за синтез нейтрализующих антител и
антителоподобных молекул. Так перенос модифицированных генов, отвечающих за синтез
антител, в мышечные клетки с помощью вектора AAV (адено-ассоциированный вирус) у
макак-резус индуцировал продукцию ВИО-ENV-специфических нейтрализующих
компонентов антител, которые защищали обезьян от инфицирования ВИО парентеральным
путем (Johnson 2009). На модели гуманизированных мышей защита от заражения ВИЧ-1
также могла быть обеспечена путем переноса генов, отвечающих за синтез нейтрализующих
антител, с помощью нового вектора AAV (scAAV) (Balazs 2012). Эти увлекательные
наблюдения стимулировали поиск небольшого количества ВИЧ-1-инфицированных людей, у
которых обнаруживаются высокомощные антитела, нейтрализующие ВИЧ-1, поскольку
именно они потенциально могут использоваться для эффективной генетической
иммунизации против ВИЧ-1. В настоящее время уже проведены первые исследования на
тему нейтрализующих антител широкого спектра у ВИОЧ-инфицированных макак резус.
ВИОЧ – это химерный ВИО, у которого оболочка ВИО заменена молекулой оболочечного
белка ВИЧ-1. Инфузионное введение комбинации моноклональных антител, а также
изолированное введение N332 гликан-зависимых антител PGT121 макакам-резус приводило
к подавлению плазменной виремии ВИОЧ ниже определяемого уровня (Barouch 2013,
Shingai 2013). Исследования по применению данных антител у человека находятся на стадии
подготовки.