Выманить спящий ВИЧ из укрытий и уничтожить его последние не поддающиеся исцелению упорства стало святым Граалем искоренения ВИЧ, но несколько недавних попыток сделать это потерпели неудачу. Теперь результаты исследования, проведенного под руководством Джона Хопкинса, показывают, почему это так, и предлагают стратегию, которая могла бы сформировать план терапевтической вакцины для искоренения сохраняющегося вируса из организма.
Результаты, опубликованные на сайте Январь. 7 в журнале Nature, показывают, что усилия по искоренению ВИЧ были заблокированы способностью вируса мутировать до неузнаваемости, делая его невосприимчивым к разрушению иммунной системы, даже когда его выманивают из укрытия. Сделав еще один шаг, научная группа успешно обучила иммунную систему распознавать, атаковать и подавлять такой мутантный ВИЧ, однажды выведенный из спячки.
В описании их "Доказательство принципа" исследования, команда говорит, что они приручили мутантный ВИЧ, обучая класс иммунных сигнальных клеток, известных как Т-киллеры, обнаруживать и уничтожать ВИЧ-инфицированные клетки, способные уклоняться от иммунного надзора и невосприимчивые к разрушению иммунной системы.
Стратегия направлена на решение одного из наиболее сложных видов поведения ВИЧ – его способности захватывать класс иммунных клеток, известных как CD4 + Т-клетки памяти, где он прячется вскоре после заражения, незаметно лежащий под радаром иммунной системы и недоступный для противовирусных препаратов. Убийство последних инфицированных клеток стало предметом многочисленных недавних усилий, направленных на то, чтобы вывести вирус из состояния покоя и навсегда покончить с ним. Однако новые данные показывают, что большая часть латентного вируса не просто недосягаема, но и генетически изменена, чтобы избежать распознавания иммунной системой даже после того, как латентность будет обращена вспять.
"Наши результаты показывают, что выманивание ВИЧ из укрытия – это лишь половина успеха," говорит старший следователь Роберт Силичиано, М.D., Ph.D., профессор медицины, молекулярной биологии и генетики Медицинского факультета Университета Джона Хопкинса. "Мы обнаружили, что эти пулы спящего вируса несут мутации, которые делают ВИЧ невидимым для самых иммунных клеток, способных его обезвредить, поэтому даже когда вирус выходит из укрытия, он продолжает уклоняться от иммунного обнаружения."
Используя метод, известный как глубокое секвенирование, чтобы выявить генетические особенности ВИЧ вплоть до одной инфицированной клетки, ученые проанализировали образцы крови 25 ВИЧ-инфицированных пациентов, 10 из которых начали терапию раньше – в течение трех месяцев после заражения – в то время как остальные начали лечение. по истечении трех месяцев, когда ВИЧ-инфекция переходит в хроническую стадию.
Поразительно, как сообщают исследователи, они обнаружили, что пациенты, которые начали противовирусную терапию в течение нескольких недель или месяцев после заражения, имели в основном неизмененный ВИЧ. Те, кто начал лечение позже, имели вирусные резервуары, почти полностью состоящие из ВИЧ, несущие так называемые ускользающие мутации, которые возникают, когда ключевые участки вирусного белка меняют форму до неузнаваемости. Все вирусы и бактерии несут такие ключевые идентификаторы белков. В неизменном виде эти идентификаторы распознаются иммунной системой как "иностранный," запуск иммунной атаки. Однако вскоре после заражения ВИЧ быстро меняет эти "маркер" регионы, что делает их неузнаваемыми для иммунной системы. Исследователи обнаружили, что в ходе исследования люди, рано начавшие терапию, по-видимому, остановили процесс мутации, заморозив вирус более или менее в исходном состоянии. Напротив, более 98 процентов вируса в латентных резервуарах у пациентов, получавших позднее лечение, подверглись значительным изменениям. Хорошая новость, как сообщают Силичиано и его коллеги, заключается в том, что каждая ВИЧ-инфицированная клетка сохраняет неповрежденной крошечную часть исходного вирусного белка – эту особенность исследователи использовали для проверки возможного решения проблемы "признание" проблема.
"Мы предположили, что если эти Т-киллеры каким-то образом подтолкнуть, чтобы обнаружить крошечные сегменты неизмененного вируса, они убили бы всю ВИЧ-инфицированную клетку," говорит Кай Денг, доктор философии.D., ведущий автор исследования и научный сотрудник Медицинской школы Университета Джона Хопкинса.
Так же, как разоблачение крошечной части замаскированной цели позволяет снайперу внезапно различить скрытую метку, исследователи подвергли Т-клетки-убийцы воздействию неизмененных частей вирусного белка.
Для этого ученые сначала выделили Т-киллеры у пациентов и смешали их либо с мутантными формами ВИЧ, либо с коктейлем, который содержал как мутированные, так и немутантные лабораторные куски белка ВИЧ. Через несколько дней каждая группа Т-клеток-киллеров подвергалась воздействию клеток, инфицированных ВИЧ, полученных от пациентов, несущих мутации бегства. Т-киллеры, примированные смесью мутировавшего и немутантного ВИЧ, вызвали сильный ответ против ВИЧ-инфицированных клеток пациентов, убив 61 процент из них. Напротив, Т-киллеры, примированные только мутантным ВИЧ, показали слабый ответ и низкую скорость уничтожения, уничтожив только 23 процента ВИЧ-инфицированных клеток.
"Это как если бы иммунная система потеряла способность обнаруживать и уничтожать вирус, но праймирование Т-киллеров, распознающих другую, немутантную часть белка ВИЧ, пробудило этот естественный инстинкт убийцы," Силичиано говорит.
Чтобы увидеть, могут ли примированные Т-клетки-киллеры работать за пределами лабораторной чашки, исследователи вводили их горстке так называемых гуманизированных мышей, животных, созданных так, чтобы они были физиологически ближе к людям, чем стандартные лабораторные мыши. Каждая мышь получала костный мозг от ВИЧ-инфицированного пациента, что дало начало гуманизированной иммунной системе, и каждая мышь затем была инфицирована ВИЧ, полученным от соответствующего пациента, чью иммунную систему теперь питало животное. У всех животных развилась полноценная ВИЧ-инфекция. Когда исследователи вводили мышам полученные от пациентов Т-киллеры, примированные исключительно мутированными вирусными белками, животные погибали от инфекции. Напротив, мыши, которым вводили повторно обученные Т-клетки-киллеры – те, которые были примированы смесью мутантного и немутантного ВИЧ – были способны контролировать инфекцию и испытали резкое тысячукратное снижение количества циркулирующего вируса. Некоторые животные, получавшие лечение таким образом, подавляли ВИЧ ниже обнаруживаемого уровня.
"Наши результаты показывают, что любая лечебная стратегия, разработанная для искоренения ВИЧ-инфекции, должна включать использование киллерных Т-клеток, предназначенных для распознавания немутантных форм ВИЧ," Дэн говорит.