Сотрудники Института молекулярной биологии РАН им. В.А. Энгельгардта оптимизировали прототип ДНК-вакцины против формы вируса иммунодефицита человека (ВИЧ-1), устойчивой к действию антиретровирусных препаратов. Для этого они использовали ген ревертазы (обратной транскриптазы) — фермента, обеспечивающего накопление ДНК вируса иммунодефицита в зараженных им клетках. Биологи изучили, какие именно его участки надежнее всего распознаются лимфоцитами и запускают иммунный ответ. Научная статья по итогам исследования опубликована в журнале Scientific Reports.
ВИЧ-инфекция — одна из самых распространенных в России и в мире. На конец 2016 года на планете насчитывалось 36,7 миллионов пораженных этим вирусом иммунодефицита. ВИЧ ослабляет защиту организма, из-за чего для инфицированного становятся смертельно опасными такие недуги, какие у людей без ВИЧ практически не встречаются: их возбудителей «на корню» подавляют лимфоциты и другие клетки иммунной системы. Полностью устранить частицы ВИЧ из организма инфицированного невозможно, однако сейчас существуют лекарства — антиретровирусные препараты, способные подавить размножение вируса и его распространение по организму. Проблема заключается в том, что ВИЧ непрерывно эволюционирует, «обучаясь» уходить от действия таких препаратов. Из-за этого необходимо разрабатывать все новые средства антиретровирусной терапии.
Чтобы замедлить появление и распространение устойчивости ВИЧ к соответствующим лекарствам, авторы статьи проанализировали, какие мутации в одном из генов этого вируса чаще всего ее обеспечивают, и создали варианты этого гена, которые при введении в организм человека вызывают у него наиболее мощный иммунный ответ.
Ученые оптимизировали строение гена фермента ревертазы (она же обратная транскриптаза). Этот белок считывает последовательность нуклеотидов РНК вируса иммунодефицита и строит соответствующую (комплементарную) ДНК. В клетках бактерий, животных и других организмов, способных к самостоятельной жизнедеятельности, происходит обратный процесс — считывание информации с ДНК и построение на ее основе РНК. Он называется транскрипцией. Соответственно, ревертаза производит обратную транскрипцию. Без нее невозможно размножение ВИЧ. Многие препараты против этого вируса останавливают образование новых вирусных частиц именно за счет блокировки ревертазы.
Исследователи использовали два варианта гена ревертазы — «дикого типа», поддающийся блокировке антиретровирусными препаратами, и мутантный, устойчивый к действию лекарств этого класса. У обоих генов нарушили способность распространяться по организму, то есть сделали их непатогенными, и вставили в плазмиды — маленькие кольцевые молекулы ДНК, в природе встречающиеся у бактерий и служащие для переноса полезных генов от клетки к клетке. Эти плазмиды ввели под кожу лабораторным мышам. Нужных клеток они достигли с помощью электропорации — создания временных отверстий в их оболочках под действием электрического поля. В ряде случаев плазмиды вводили не один, а два раза и иногда добавляли к ним сигнальное вещество циклический дигуанилат. Реакцию организма мышей на ДНК-вакцину оценивали по количеству активированных CD4+ Т-лимфоцитов (именно в них накапливается ВИЧ) и молекул противовирусного вещества гамма-интерферона. Чем их было больше, тем мощнее был иммунный ответ на ВИЧ.
Затем в культуру клеток селезенки вакцинированных мышей вводили различные фрагменты белка ревертазы — как ее «дикой», так и устойчивой к антиретровирусным препаратам формы. Так выясняли, на какие части молекулы обратной транскриптазы иммунная система активируется сильнее всего и какие мутации в гене этого фермента, наоборот, подавляют защитные реакции организма.
Определив такие участки ревертазы и их оптимальное для иммунной системы строение, авторы соотнесли их со структурой гена этого фермента. Используя полученную в ходе исследования информацию, можно будет создавать ДНК-вакцины, обеспечивающие наиболее надежную защиту от вируса иммунодефицита человека.
Комментарии