Вакцину, генерирующую bNAb, испытали на безопасность
На этой неделе на CROI 2020 д-ром Джозефом Касазом из Национального института здравоохранения США был представлен доклад о первых результатах исследования безопасности перспективной вакцины против ВИЧ, генерирующей антитела широкого спектра действия (bNab).
По словам ученого, полученные в ходе исследования данные могут стать важным шагом вперед к созданию вакцины, которая могла бы использоваться как для профилактики, так и для лечения ВИЧ.
О ВИЧ, антителах и bNAb
Большинство вакцин работают, заставляя В-клетки иммунной системы вырабатывать антитела против инфекции, которую вакцина сама имитирует. Антитела представляют собой чрезвычайно разнообразный набор растворимых белковых молекул, которые атакуют патогены и либо сами уничтожают их, либо «помечают» инфицированные клетки, чтобы те могли быть уничтожены другими частями иммунной системы.
Однако до сих пор результаты вакцинации против ВИЧ-инфекции не принесли существенных результатов. Хотя в ходе испытаний ученые узнали, что некоторые вакцины против ВИЧ действительно могут вызывать ответы антител на вирус, они оказались либо неэффективными (как в недавнем исследовании HVTN 702), либо лишь частично отвечающими запросам исследователей (RV 144).
Неудивительно, что существуют серьезные трудности в выработке эффективных ответов на ВИЧ. Даже стандартные тесты выявляют не сам вирус или его компоненты, а антитела к ВИЧ. При этом очевидно, что ответ вырабатываемых организмом антител, как правило, неэффективен, иначе ВИЧ-инфекция не продолжалась бы всю жизнь.
Почему именно ВИЧ-специфические антитела не работают, пока до конца не ясно: если бы у нас был исчерпывающий ответ, то, скорее всего, уже была бы создана вакцина. Между тем, как представляется, существует три основные причины, связанные с этим.
Одной из них является огромная генетическая изменчивость ВИЧ: большинство естественных антител работают только против конкретного вируса, который их вызывает, а не против других.
Во-вторых, существует так называемая «защита от гликанов». Сам ВИЧ защищает поверхностные белки своей оболочки, в то время как последняя является одновременно и ключом для проникновения в клетки, и основной целью антител.
В-третьих, иммунная устойчивость. Поскольку ВИЧ быстро мутирует при репликации, он способен легко развить «устойчивость» к антителам и лекарствам. Хроническая ВИЧ-инфекция включает «гонку вооружений» между иммунной системой и вирусом, который всегда на шаг впереди.
Широко нейтрализующие антитела (bNAb) успешно преодолевают два первых барьера, но пока не в состоянии справиться с третьим, поскольку их выработка занимает определенное время.
bNAb могут активно противодействовать широкому спектру различных вирусных штаммов. У них также есть необычные полости, которые позволяют им проникать через гликановый щит ВИЧ. Это означает, что они способны воздействовать на самые «консервативные» части вируса и привязываться к ним.
Однако bNAb развиваются далеко не у всех людей с ВИЧ, да и то лишь после нескольких лет после инфицирования. К этому времени они становятся бесполезными: вирус обычно мутирует, а длительная ВИЧ-инфекция наносит обширный вред иммунной системе.
Но если бы мы могли противостоять ВИЧ с помощью bNAb непосредственно в момент проникновения вируса или во время острой инфекции, антитела могли бы стать основой для мощных вакцин и методов лечения и профилактики.
Эффективность введения bNAbs в качестве АРВТ длительного действия уже проходит изучение в нескольких исследованиях, в том числе Antibody Mediated Protection (AMP), первые результаты которого будут известны в конце этого года.
Вакцина, генерирующая bNAb
Как считает ряд специалистов, наиболее оптимальным было бы разработать вакцину, которая была бы способна побудить организм самостоятельно вырабатывать bNAb. В минувшем году сообщалось об исследовании, которое привело к подобным результатам у обезьян. «Преемник», изученный в ходе этого исследования, в настоящее время испытывается на людях с использованием стабилизированной версии белка оболочки ВИЧ, которая достаточно долго сохраняется в крови, чтобы стимулировать выработку bNAb.
В этом году на CROI было объявлено и о других результатах, полученных в ходе исследования Национального института здравоохранения США, где использовалась вакцина, задействующая вирусный вектор. Последний состоял из оболочки аденовируса AAV-8 – семейства вирусов, которое чаще всего вызывает обычные простуды, - с заменой его генов частями ДНК, кодирующими производство VRC07, bNAb, который широко использовался в исследованиях по разработке терапии ВИЧ.
Д-р Касаз рассказал участникам конференции, что VRC07 был выбран, поскольку для него доступен тест, легко определяющий его присутствие в организме, и он не стимулирует выработку антител, противостоящих VRC07 как чужеродному патогену. ДНК-вектор также включал гены, облегчающие агенту проникновение в клетки.
В фазе I исследования безопасности эта вакцина была поставлена восьми ВИЧ-положительным добровольцам. Им было от 30 до 60 лет (средний возраст 52 года); 6 были мужчинами, 2 – женщинами; 5 – афроамериканцами, 3 – белыми. У всех была вирусная нагрузка ниже 25, и их среднее количество CD4 составляло 528.
Вакцина вводилась в трех разных режимах. Первым трем добровольцам была сделана одна прививка (фактически она состояла из двух внутримышечных уколов), содержащая дозу 50 миллиардов векторных геномов на килограмм массы тела. Первому добровольцу привили дозу в январе 2018 года. Еще двум была сделана одна инъекция, содержащая в десять раз больше переносчиков на килограмм (100 миллиардов).
Три последних добровольца получили кумулятивную дозу, в пять раз превышающую последнюю (2,5 триллиона векторов / кг). Поскольку такой объем нельзя было дать за один прием, режим дозирования состоял из восьми или девяти отдельных инъекций, чередующихся между мышцами плеча и бедра, чтобы минимизировать реакции. Три добровольца из этой группы жаловались на легкую боль и раздражение в месте инъекции; у одного участника развились слабые системные боли в мышцах руки, обычная реакция на вакцинацию.
Количество векторной вакцины, циркулирующей в крови, быстро уменьшалось после последней инокуляции, за исключением одного добровольца, получившего многократный режим. Все участники продуцировали антитела к вирусному капсиду, но это, по-видимому, не мешало генерации антител против VRC07.
Все добровольцы, получившие вакцину, в большей или меньшей степени продуцировали антитела против VCRC07. Примерно через шесть недель после первой инокуляции наблюдался ранний пик генерации антител. Почти у всех добровольцев со временем производство bNAb полностью прекратилась, и лишь у трех участников их объем поддерживался на очень низком уровне. Позже выяснилось, что они вырабатывали защиту против антител к VRC07.
Однако у остальных пяти участников генерация антител снова начала расти примерно через 14 недель после инокуляции и достигла второго пика к 20-й неделе с уровнем bNAb примерно таким же или более высоким, чем на первом этапе.
В группе с несколькими инъекциями уровни bNAb были примерно в два раза выше, чем на первом пике. Хотя показатели у одного добровольца снова начали снижаться на 22 неделе, у другого они оставались на высоком уровне и сохранялись до 48 недели или почти в течение года после первой инокуляции.
Поскольку за участниками ииследования будут следить в течение пяти лет, данные покажут, будет ли позднее увеличение производства антител.
Между тем, поскольку это исследование проводило оценку безопасности состава, достоверно неизвестно, являются ли достигнутые уровни VRC07 достаточными для противовирусного эффекта.
Создание искусственных белков ВИЧ для усиления ответа bNAb
Результаты исследования, представленные на CROI, являются первым доказательством того, что вакцина может индуцировать выработку bNAB у людей, которые ее получают. Однако это не все. Как упоминалось выше, «преемник» доклинического исследования в Институте Скриппса, о котором сообщалось в минувшем году, уже проходит испытания. Вместо вектора он использует специальную версию самого белка оболочки ВИЧ и потенциально может побудить организм вырабатывать различные версии bNAB.
Д-р Шейн Кротти из Института аллергии и иммунологии La Jolla, который поделился с учеными своими наблюдениями, заявил, что вакцинам не обязательно использовать вирусы в качестве транспорта, чтобы стимулировать выработку антител, поскольку производство bNAb к ВИЧ происходит довольно поздно и лишь в малой популяции людей.
Только одна из примерно 300 000 В-клеток обладала способностью к выработке bNAb. Клетки были обнаружены в исследовании «фаза-ноль», в котором использовался искусственный иммунный зонд eOD-GT8. Эта молекула в настоящее время проходит клинические испытания в качестве вакцины, и результаты будут уже скоро.
Предыдущие исследования, проведенные в 1999 году и использующие сами белки ВИЧ – наиболее прямой и потенциально масштабируемый подход – оказались неудачными. Отчасти это объясняется тем, что если белок оболочки ВИЧ вводится в растворимой форме в виде вакцины, а не в качестве части вируса-патогена, он довольно быстро деградирует.
Приматы в исследовании Института Скриппса, как и участники продолжающего его КИ, получали стабилизированную версию молекулы тримера (трехкомпонентной) оболочки ВИЧ под названием SOSIP BG505, которая достаточно долго сохраняет свою форму, чтобы стимулировать лучший иммунный ответ.
Примечательно, что основной проблемой остается феномен иммунодоминантности. Это означает, что основной ответ антител, создаваемых В-клетками, является неправильным: они в основном продуцируют нейтрализующие антитела к нерелевантным частям вирусного белка, а не к жизненно важным «консервативным» областям вируса.
Это происходит отчасти потому, что эпитопы – консервативные части белка оболочки, которые продуцируют bNAb – куда менее «возбуждают» B-клетки и привлекают меньше внимания. Другое объяснение: B-клетки, которые генерируют bNAb, не так продуктивны, как другие B-клетки. Производство bNAb требует больше энергии - и, следовательно, занимает больше времени, так что тот объем, который они производят, довольно быстро «перекрывается» общим ответом антител.
Однако ученые Института Скриппса нашли способ обойти это ограничение, создав систему медленного высвобождения. Это так называемый «осмотический насос», который содержит одну и ту же дозу вакцины в имплантате размером с витаминную капсулу. Он медленно выпускает вакцину в течение нескольких недель.
Это уже привело к тому, что при тестировании на приматах уровень антител в целом увеличился в 10 раз, а количество bNAb – стало выше по крайней мере в тысячу раз. Пик высвобождения также был отсрочен до 12 недель после инокуляции, а не до 8-10. В трех случаях приматы не достигли генерации bNAb до 14-16 недели после инокуляции.
Другая проблема с иммунодоминантностью заключается в том, что она ограничивает ответ bNAb очень узким «окном», прежде чем полностью его отключить. Это не соответствует генетическому разнообразию ВИЧ, и может стать ахиллесовой пятой в подходах, которые производят отдельные bNAb. Однако использование «осмотического насоса» уже привело к гораздо более широкой реакции, которая - по крайней мере у приматов - позволила им справиться с рядом проблем патогенеза ВИО.