Обнаружена «ахиллесова пята» ВИЧ

Из-за своей изменчивости вирус иммунодефицита человека может уклоняться от атак иммунной системы человека. Но некоторые компоненты вируса настолько важны для него, что их изменение оказалось бы сродни самоубийству, — и именно эти слабые места могут стать идеальной мишенью для противовирусной вакцины.

Лимфоцит, поражённый ВИЧ. Вытянутые структуры на поверхности клетки вызваны гиперпродукцией белка Gag. (Фото NIBSC.)

Наука бьётся над лекарством от ВИЧ вот уже тридцать лет, причём исследования начались ещё до того, как ВИЧ, что называется, «показал зубы». И хотя «триумфальное шествие» жуткого недуга по Земле, как принято считать, замедлилось с 2000 года, в мире живёт около 33 млн инфицированных. Даже если бы бόльшая часть ВИЧ-инфицированных была из «благополучных» стран, чего, разумеется, нет, фармацевтическая промышленность всё равно не смогла бы обеспечить всех и каждого антивирусными препаратами, поэтому проблема вакцинации от ВИЧ продолжает быть весьма актуальной.

Почему работы по созданию вакцины не приносят успеха? Считается, что всё дело в исключительной изменчивости вируса. Обычно вакцина представляет собой препарат убитого (или сильно ослабленного) возбудителя заболевания, на котором иммунная система «отрабатывает удар». Вакцины против ВИЧ включали в себя вирусные белки, которые предлагалось запомнить иммунитету; при появлении настоящего вируса в организме иммунная система должна «вспомнить урок» и запустить в кровь антитела, атакующие вирус, а так называемые Т-лимфоциты памяти призваны распознавать вирусные белки, появляющиеся на поверхности заражённых клеток, и уничтожать эти клетки.

Но, как оказалось, ВИЧ стремительно мутирует без вреда для себя, а значит — легко уходит из-под удара иммунной системы, поскольку его белки в процессе мутаций изменяются так, что иммунная система их уже не узнаёт. Иначе говоря, в случае с ВИЧ иммунологи столкнулись с проблемой выбора мишени, в которую можно было бы «выстрелить» вакциной.

В последнее время учёные занялись поиском таких аминокислот в вирусных белках, которые в принципе не могут быть промутированы, заменены на другие, — и это сделало бы вирус нежизнеспособным. Однако такой подход не оправдал себя, поскольку критическая мутация в одном месте могла быть скомпенсирована изменением в другом, и вирус ничуть не терял в своей способности заражать организм. Тогда группа исследователей из Массачусетской больницы, Массачусетского технологического института и Гарвардского университета попробовала поискать не единичные критические аминокислоты в вирусных белках, а группы таких аминокислот, ведь изменения, касающиеся одной из них, обязательно вызывали бы мутации в других.

После обнаружения таких групп необходимо было оценить, насколько мутации в аминокислотных кластерах могут быть опасны для вируса. Если они приводят к появлению нежизнеспособной вирусной частицы — значит, белок, в котором находится эта группа аминокислот, необычайно важен для вируса. То есть вирус поостережётся вносить в него какие-то изменения — в том смысле, что, при высокой изменчивости в других белках, этот всегда будет нетронутым. Иначе говоря, вот она, идеальная мишень для вакцины.

Отдельного упоминания заслуживает тот факт, что для поиска таких аминокислотных кластеров использовалась теория случайных матриц — математический метод, широко распространённый в квантовой физике. Этот подход получил большую известность, когда с его помощью были проанализированы взаимозависимость изменений в капитализации газонефтяных и финансовых компаний на мировом рынке). Именно так исследователям удалось определить, что белок под названием Gag является тем самым наиболее константным составляющим вирусной частицы. В этом белке обнаружились несколько групп аминокислот, изменения в которых наносят наибольший вред вирусу, и среди этих групп была отобрана самая консервативная.

Оказалось, что аминокислоты этой группы отвечают за контакты между белковыми молекулами, защищающими генетический материал ВИЧ: изменения в этом районе приводили бы к тому, что вирусная частица просто не могла бы собраться.

Теоретические выкладки были подкреплены клиническими данными: пациенты, способные сопротивляться вирусу даже без помощи медикаментов, обладали большим количеством Т-лимфоцитов, атакующих именно этот «судьбоносный» аминокислотный кластер в вирусном белке. Уйти из-под атаки вирус не мог, так как мутации в этой зоне белка стали бы для него равносильны самоубийству.

В дальнейшем исследователи хотят найти у ВИЧ ещё несколько таких же слабых мест — и тогда станет возможна разработка вакцины, действительно не оставляющей недугу никаких шансов.

Результаты описанной работы опубликованы в журнале PNAS.

Подготовлено по материалам MIT News.

Компьюлента