В феврале журнал Nature опубликовал промежуточные данные доклинических исследований уникальной молекулы, разработанной командой Майкла Фарзана (Michael Farzan) из The Scripps Research Institute (Флорида, США). Фарзан и его коллеги считают, что созданная молекула на сегодняшний день является наиболее мощным ингибитором проникновения ВИЧ с широким спектром действия.

Предложенный подход одновременно похож и на блокаторы ко-рецепторов, и на антитела широкого спектра, и на вакцину, и в то же время не похож ни на что. Особый оптимизм внушает то, что это буквально каскад инноваций, и вместе с тем это же внушает и опасения.

Итак, исследователи смоделировали молекулу, которая обладает свойствами антител, то есть способна связываться с целевой структурой, в данном случае таковых было сразу две, поэтому получившаяся молекула имеет Y-образную форму и способна связать одновременно CD4 и CCR5 рецепторы. То есть те структуры, используя которые вирус иммунодефицита человека и проникает в клетку. Примечательно то, что молекула блокирует и «замок» и «дверную ручку», необходимую для ВИЧ.

Напомним, что для проникновения в клетку вирус связывается с CD4-рецептором на плазматической мембране клетки, что запускает изменения структуры вирусного белка gp120 и позволяет схватиться за «ручку двери», в качестве последней выступает ко-рецептор, для вирусов различной тропности это будет CXCR4 или CCR5 ко-рецептор, или же даже оба этих ко-рецептора.

Молекула, названная eCD4-Ig, связывает и CD4 рецептор и CCR5 ко-рецептор, таким образом, вирус не может закрепиться на мембране и проникнуть в клетку, конечно, при условии, что будут заблокированы все рецепторы. Возникает вопрос — а как доставить сложную молекулу на клетку? Просто съесть таблетку, содержащую нужное вещество не получится, оно будет уничтожено в желудочно-кишечном тракте, вводить его при помощи регулярных инъекций — велики риски аллергических реакций, и возникает масса иных проблем, многие из которых могут стать неодолимыми.

eCD4-Ig состоит из CD4 доменов (синий), иммуноглобулина IgG1 Fc (серый) и сулфопептида CCR5mim1 (красный). Источник: MR Gardner и др., AAV-expressed eCD4-Ig provides durable protection from multiple SHIV challenges, 10.1038/nature14264 (2015).

И вот тут создатели eCD4-Ig применили уже известный весьма изящный и вместе с тем агрессивный способ: используя наработки в области генной инженерии, был создан вирус-носитель на базе аденоассоциированного вируса (AAV) — так называемый вектор, который может встраивать свой геном в клетку человека, при этом не вызывая заметного иммунного ответа. Генетические «инструкции» по сборке eCD4-Ig были записаны в такой модифицированный вирус. AAV с «рецептом» синтеза молекулы eCD4-Ig проникает в неделящиеся клетки человека или примата, встраивает нужный код в девятнадцатую хромосому (в иные участки он не умеет встраивать свой генетический материал, что делает его весьма предсказуемым), после чего уже сама клетка начинает продуцировать нужный нам белок eCD4-Ig, который в свою очередь начинает блокировать нужные рецепторы и ко-рецепторы. Большой удачей стало то, что запись о структуре eCD4-Ig поместилась в весьма небольшом геноме вируса, который составляет всего 4800 пар нуклеотидов.

В экспериментах на макаках было показано, что как минимум в течение 34 недель после инъекции 2,5*1013 частиц вектора eCD4-Ig они были защищены от вируса, весьма схожего с вирусом иммунодефицита человека, при том, что для инфицирования экспериментальных животных применялись дозы, многократно превышающие те, что обычно приводят к инфицированию. Возможность передачи через слизистые пока не была изучена. Имеющиеся данные позволяют предполагать, что защитные титры eCD4-Ig могут сохраняться в организме до двух лет, а может быть и более.

Важно понимать, что исследования носят доклинический характер, а животные модели могут не учитывать особенностей человека и ВИЧ-1, тем не менее, вполне возможно, что данный подход может обеспечить и защиту от ВИЧ-инфекции, и стать средством, позволяющим длительно контролировать ВИЧ-инфекцию у уже инфицированных лиц. В настоящее время ученые изучают терапевтический потенциал eCD4-Ig у обезьян, инфицированных ВИЧ-подобными штаммами, а также способность eCD4-Ig предотвращать инфицирование приматов ВИЧ-подобными штаммами вирусов.

Некоторые опасения вызывает и то, что пока накоплено слишком мало данных о безопасности использования AAV векторов, также сегодня не ясно, как может реагировать человеческий организм на eCD4-Ig. Пока вопросов значительно больше, чем ответов, но тем не менее, данное исследование действительно внушает серьезный оптимизм.

• NIH-Funded Scientists Create Potential Long-Acting HIV Therapeutic, пресс-релиз 18.02.2015, niaid.nih.gov.
• MR Gardner и др. «AAV-expressed eCD4-Ig provides durable protection from multiple SHIV challenges» Nature DOI: 10.1038/nature14264 (2015).