Доступные в настоящее время вакцины против гриппа основаны на быстро меняющемся вирусном антигене гемагглютинина (HA) и поэтому быстро устаревают. Таким образом, новые вакцины должны разрабатываться каждый год.

Теперь, новое исследование, опубликованное в журнале Science 25 октября 2019 года, сообщает о наборе трех новых антител, которые связываются с другим типом антигена вирусной клеточной поверхности, называемым нейраминидазой (NA), который является необходимо для вирусной репликации. Эти антитела связываются с NA из множества штаммов и подтипов вируса, что указывает на широкий спектр защитного действия. Это может стимулировать разработку как профилактических, так и терапевтических режимов против гриппа.

Обычный путь – анти-HA антитела

Многие ученые пытались найти широко защитную вакцину, которая будет эффективна против более чем одного или нескольких штаммов вируса. Проблема с вакцинами на основе HA заключается в частых изменениях в белке с мутациями в вирусной ДНК. Вот почему новую вакцину необходимо разрабатывать с каждым сезоном гриппа, обновляя антиген HA, чтобы он соответствовал антигену вирусных штаммов в текущей циркуляции. Исследователь Али Эллебеди, который впервые обнаружил антитела в образце крови, говорит: «Есть много штаммов вируса гриппа, которые циркулируют, поэтому каждый год нам приходится разрабатывать и производить новую вакцину, чтобы соответствовать наиболее распространенным штаммам того года».

Инновационный путь – антитела против НА

С другой стороны, антигены NA изменяются гораздо медленнее, и это вдохновило исследователей в текущем исследовании основывать разработку своих вакцин на этих белках. Использование этих антигенов вполне может повысить эффективность профилактических вакцин и методов лечения гриппа. Эллебеди говорит: «Одна вакцина, которая защищает от всех штаммов гриппа, включая вирусы человека, свиней и другие высоколетальные вирусы птичьего гриппа … это антитело может стать ключом к созданию действительно универсальной вакцины».

Клиническая эффективность анти-NA-антител была показана в предыдущие годы, когда история предыдущего заражения более ранними штаммами вируса также защищала людей от существующих штаммов.

Исследование

Исследователи изучали продуцирующие антитела лимфоциты из сыворотки крови больного добровольца, инфицированного гриппом, который заболел штаммом H3N2 в 2017 году. Образцы были взяты на пятый день после заражения в рамках более широкого исследования иммунный ответ на грипп.

Они искали моноклональные антитела (mAbs), полученные из одной клеточной линии. Они специально предназначены для связывания только с одним белком. Затем mAb подвергали скринингу для проверки их способности связываться с различными антигенами гриппа. В этом случае mAb связываются не только с основным антигеном HA, но и со многими другими антигенами. Они обнаружили, что среди 45 mAb было три, которые были антителами против NA, способными связываться со штаммом вируса H3N2. При дальнейшем тестировании они обнаружили, что эти антитела связывались с антигенами NA всех известных типов – от вирусов гриппа, выделенных как от людей, так и от животных.

«Сначала мы не верили».

Эта широко распространенная деятельность была большой неожиданностью для исследователей, несмотря на то, что они знали, что антитела к АН обычно направлены против множества вирусов в подтипе. Почему удивление? Это произошло потому, что эти mAb действовали против разных подтипов вирус-связывающих NA как гриппа A, так и гриппа B. Действительно, специалист и исследователь нейраминидазы Флориан Краммер говорит: «Сначала мы не верили нашим результатам. Удивительно, на что способна иммунная система человека, если ей подойдут нужные антигены ».

Тамифлю, который является противовирусным препаратом, наиболее широко используемым для борьбы с тяжелым гриппом, работает путем подавления активности АН. Тем не менее, существует несколько вариантов NA, и также развивается лекарственная устойчивость, а это означает, что лекарство не всегда работает так, как ожидалось.

Успешное тестирование на мышах

В свете этого явления исследователи хотели проверить, могут ли эти три mAb предотвратить развитие инфекции гриппа в клетках млекопитающих. Они выбрали мышь в качестве экспериментальной модели млекопитающих и заразили их различными штаммами гриппа.

Результаты показали, что множественные белки NA, полученные из множества штаммов вируса у людей, птиц и свиней, были успешно блокированы этими антителами. Другими словами, они защищали от вируса гриппа группы 1 и 2, а также от некоторых вирусов гриппа В.

Кроме того, у мышей тяжелый грипп предотвращался в большинстве случаев. Даже инъекция смертельных доз вируса H3N2 не могла убить мышей, которых лечили низкими дозами трех mAb в течение до 72 часов после инъекции.

Эллебеди радостно говорит: «Они определенно заболели и похудели, но мы все же спасли их. Это было замечательно. Это заставило нас думать, что вы можете использовать это антитело в сценарии интенсивной терапии, когда у вас кто-то болен гриппом, и слишком поздно использовать Тамифлю ». Такая ситуация часто наблюдается, потому что Тамифлю эффективен только в течение 24 часов после появление симптомов.

Как работают антитела против NA

Однако предстоит еще проделать большую работу, прежде чем такой подход может быть разработан на основе этих результатов. Первым шагом было посмотреть, смогут ли они выяснить, как антитело связывается с антигеном NA. Структурный биолог Ян Уилсон вошел сюда, чтобы помочь сопоставить с Сюэонг Чжу структуру антител в комплексе антиген-антитело, то есть в связанной форме. Они обнаружили, что у каждого из трех mAb была длинная петля, которая вставлялась прямо в активный сайт антигена NA, отключая его. Это препятствовало высвобождению энзима NA вновь синтезированных вирусных частиц с клеточной поверхности, а это, в свою очередь, предотвращало дальнейшую репликацию вируса, что приводило к остановке инфекции с течением времени.

Этот уникальный механизм действия позволяет одному антителу отключать несколько вариантов NA, потому что эти петли вставляются в практически неизменный активный сайт белка, но держатся вдали от окружающих высоко вариабельных областей, которые вызывают вирусное разнообразие и антигенный сдвиг между пандемиями. , Это помогает им достичь «гораздо большей широты против нейраминидазы различных вирусов гриппа, чем мы видели раньше».

Последствия

Эти многообещающие результаты указывают на возможность новой терапии гриппа для больных гриппом на основе этих мощных антител. Более того, они могли бы указать путь к разработке новых типов вакцин, которые будут вызывать сходные иммунные реакции, таким образом защищая вакцинируемого от гриппа, вызванного несколькими штаммами, и в течение более длительного времени, чем современные породы вакцин. Эллебеди подводит итог: «У нас есть альтернативный подход к разработке новых вакцин, которые вызывают подобные антитела. И это может быть очень важно, если мы собираемся выяснить, как разработать действительно универсальную вакцину ».