Разработана вакцина против вич

1 декабря – Всемирный день борьбы со СПИДом. Каждый год к этой дате внимание учёных и людей всего мира обращается к новым достижениям в исследованиях ВИЧ.
Когда было установлено, что причиной СПИДа является вирус иммунодефицита человека (ВИЧ), казалось, что создание вакцины – дело ближайшего будущего. C тех пор прошло более 25 лет и, несмотря на огромные материальные и интеллектуальные ресурсы, затраченные за это время, вакцина против ВИЧ-инфекции все ещё не создана.

Создание вакцин – история

Чтобы понять проблемы, осложняющие разработку вакцин против ВИЧ-1, поучительно рассмотреть обстоятельства успешной разработки вакцин в прошлом. Создание вакцины против оспы – одно из наиболее ярких достижений в истории медицины. Почему 200 лет назад, в отсутствии современных знаний, создание вакцины против оспы так быстро увенчалось успехом, в то время как создание вакцины против СПИДа остается нерешённой задачей уже более четверти века? Ответ заключается в том, что сама природа дала проницательному наблюдателю чёткие указания. Эдвард Дженнер обратил внимание на то, что молочницы, ранее переболевшие коровьей оспой, не заболевали оспой натуральной. Это наблюдение позволило установить факт перекрёстной иммунологической реакции двух родственных вирусов, позволяющий использовать вирус коровьей оспы для защиты от оспы натуральной.

Известные подходы

Для создания вакцин против ВИЧ были испробованы практически все известные подходы, однако все они оказались бесперспективны.

Использование аттенуированного или инактивированного вируса связано с опасностью инфицирования, иммунитет ограничен очень узким кругом вирусных изолятов, а продолжительность иммунитета достаточна мала и не генерируется ЦТЛ.

Использование полноразмерных вирусных антигенов для создания рекомбинантных вакцин также осложнено: во-первых, требуется использование большого числа рекомбинантных антигенов ВИЧ-1, многие из которых достаточно сложно получить с использованием генноинженерных систем их синтеза; во-вторых, ВИЧ-1 имеет множество изменённых штаммовых вариантов, что также делает малоэффективным использование полноразмерных антигенов, в-третьих, полноразмерные вирусные антигены, являются потенциальными онкогенами и содержат районы, которые могут либо ингибировать протективный иммунитет, либо индуцируют развитие иммунопатологии.

Все эти проблемы ограничивают возможность использования традиционных подходов для создания вакцин против ВИЧ-1 и требуют разработки новых нетрадиционных подходов.

Новое поколение вакцин

На наш взгляд, одним из наиболее перспективных и обещающих подходов к созданию нового поколения надёжных и безопасных вакцин против ВИЧ-1 связан с созданием искусственных полиэпитопных вакцин на основе специально отобранных В- и Т-клеточных эпитопов. Такие вакцины должны содержать только те эпитопы, которые необходимы для формирования специфического иммунитета, и должны быть лишены недостатков, которые присущи субъединичным вакцинам и вакцинам, разрабатываемым на основе аттенуированного или инактивированного вируса. Искусственные полиэпитопные конструкции имеют потенциал, который позволяет улучшить иммунный ответ против ВИЧ-1 по сравнению с иммунитетом, индуцируемым при естественной ВИЧ-инфекции.

Как получают искусственные полиэпитопные иммуногены?

Вначале проводится анализ структуры вирусных белков и отбираются наиболее важные в иммунологическом плане эпитопы. При этом отбрасываются те эпитопы, которые могут вызвать нежелательные последствия. Затем осуществляется компьютерный дизайн искусственной белковой молекулы и рассчитывается соответствующая нуклеотидная последовательность искусственного гена. Ген синтезируют в пробирке путём химико-ферментативного синтеза и встраивают в подходящую векторную молекулу для его экспрессии в клетках бактерий, животных или растений. Данный подход использовался нами при конструировании двух искусственных полиэпитопных конструкций TBI и TCI.

Искусственные иммуногены - TBI и TCI

Первый полученный нами искусственный иммуноген был белок TBI. Он включает четыре Т-клеточных эпитопа и пять В-клеточных нейтрализующих эпитопов и сконструирован в виде белка с заранее заданной третичной структурой. Белок TBI прежде всего проектировался для индукции В-клеточного ответа, поэтому предсказанная структура эпитопов в составе белковой молекулы должна была обеспечить их распознавание иммунной системой и высокий уровень ответа. И действительно, созданный нами искусственный белок сохранил иммунологическую активность, поскольку его узнавали антитела из сыворотки больных ВИЧ-1. Кроме того, впервые для белка с гипотетически заданной третичной структурой были выращены кристаллы. Поскольку известно, что только природные белки способны к кристаллизации, этот факт является подтверждением того, что белок TBI по своей структуре подобен природным белкам. И самое главное – у мышей и обезьян, иммунизированных белком TBI, регистрируется появление ВИЧ-специфических антител, обладающих способностью нейтрализовать ВИЧ-1 на культуре клеток человека.

При конструировании белка TCI были выбраны эпитопы, высоко консервативные для 3-х основных субтипов ВИЧ-1, что может позволить обойти высокую вариабильность вируса. Чтобы выбранные эпитопы не обладали способностью индуцировать аутоиммунные реакции, были исключены нежелательные эпитопы, которые потенциально могут индуцировать антитела, обладающие перекрёстной специфичностью с нормальными клеточными белками. В результате белок TCI имеет более 80 оптимально отобранных эпитопов и является самым представительным среди известных полиэпитопных конструкций.

Кандидатные вакцины

КомбиВИЧвак представляет собой комбинацию двух искусственных иммуногенов, один из которых - белок TBI. Вакцина сконструирована в виде вирусоподобных частиц. На её поверхности расположено большое число молекул TBI, что позволяет значительно увеличить иммуногенность вакцинной конструкции. Один из основных показателей эффективности вакцины – способность индуцировать антитела, которые не только узнают, но и нейтрализуют вирус. Наши результаты показали, что сыворотки мышей, иммунизированных КомбиВИЧвак, эффективно подавляют репликацию вируса на культуре клеток, инфицированных вирусом ВИЧ-1, причём на том же уровне, что и сыворотки, полученные от ВИЧ-инфицированного человека. Т.о., кандидатная вакцина КомбиВИЧвак обладает рядом уникальных свойств: она объединяет В- и Т-клеточные иммуногены в одной конструкции, индуцирует как гуморальный, так и клеточный иммунный ответ, а эпитопы, входящие в состав её полиэпитопных иммуногенов, являются консервативными и представлены разными белками ВИЧ-1.

Лариса Ивановна Карпенко,
д.б.н., зав. лабораторией разработки средств иммунопрофилактики
Сергей Иванович Бажан,
д.б.н., зав. теоретическим отделом,
Александр Алексеевич Ильичёв,
д.б.н., профессор, зав. отделом иммунотерапевтических препаратов

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Галиулина К.Ю.

В статье представлены существующие разработки и перспективные направления специфической профилактики ВИЧ-инфекции. Рассмотрены наиболее значимые факторы, осложняющие задачу создания эффективной вакцины против вируса иммунодефицита человека ( ВИЧ ).

VACCINE AGAINST HIV: DEVELOPMENT AND CAUSES OF FAILURE

The article presents existing developments and perspective directions of specific prevention of HIV infection. The most significant factors that complicate the task of creating an effective vaccine against the human immunodeficiency virus (HIV) are considered.

УДК 612.017.1:616.002 ББК 28.707

ВАКЦИНА ПРОТИВ ВИЧ: РАЗРАБОТКИ И ПРИЧИНЫ НЕУДАЧ

ГАЛИУЛИНА К.Ю. ФГБОУВО ЮУГМУМинздрава России, г. Челябинск, Россия e-mail: karigal777@gmail.com

Ключевые слова: ВИЧ, СПИД, изменчивость, профилактика, вакцина.

Актуальность. Проблема ВИЧ / СПИДа на данный момент касается не только области локального медицинского, но и глобального социально-экономического, общественного интереса. За 35 лет, прошедших со времени начала эпидемии ВИЧ-инфекции, она стала причиной смерти 35-40 миллионов человек, что дало повод соизмерять масштабы демографического поражения с мировыми войнами. Несмотря на современные достижения диагностики ВИЧ-инфекции и ее терапии, эпидемиологическая ситуация остаётся крайне напряжённой, тенденция к нарастанию потерь сохраняется.

В 2015 г. в мире заразились ВИЧ 2,1 миллиона человек, СПИД унёс жизни 1,1 миллиона человек. На начало 2017 г. суммарное число зафиксированнных случаев ВИЧ-инфекции в структуре заболеваемости граждан Российской Федерации достигло 1 114 815 человек (в мире - 36,7 миллионов ВИЧ-инфицированных, в том числе 2,1 миллиона детей). Согласно расчётам объединённой программы организации объединённых наций по ВИЧ / СПИД (ЮНЕЙДС) (Joint United Nations Programme on HIV/AIDS (UNAIDS)), в России уже более 1 500 700 инфицированных ВИЧ, более того, по версии швейцарских и американских специалистов, неофициальное число инфицированных приближается к 2 000 000.

Стремительное распространение ВИЧ / СПИДа гарантированно снижает

продолжительность жизни населения земного шара, сокращает его численность в связи с гибелью мужчин и женщин детородного возраста, повышением уровня детской смертности. Отрицательное влияние ВИЧ на

экономическую компоненту объясняется снижением числа трудоспособного населения, увеличением доли лиц, не способных к труду и требующих социального обеспечения.

Всего за 30 лет ВИЧ удалось распространиться повсеместно, несмотря на ограниченный спектр возможного пути передачи (половой, инъекционный,

трансплацентарный, гемотрансфузионный, перинатальный), в связи в этим перед учёными всего мира стоит задача изобретения эффективной вакцины против ВИЧ. Несмотря на множественные попытки разработать эффективную вакцину против ВИЧ-инфекции, однозначный успешный результат достигнут не был [6]. В связи с этим, всё более актуальной становится проблема более тщательного изучения трудностей, связанных с разработкой результативной вакцины против ВИЧ [3].

Цель работы. Рассмотреть существующие разработки и перспективные направления специфической профилактики ВИЧ-инфекции, а также причины неудач в создании вакцин против ВИЧ-инфекции.

Материалы и методы. Анализ источников литературы, посвящённых специфической профилактике ВИЧ-инфекции, изменчивости и другим особенностям ВИЧ.

Результаты исследования. Вакцина - это препарат, содержащий антигены возбудителя инфекционного заболевания, введение которого сопровождается возникновением иммунитета (невосприимчивостью) к данному возбудителю.

Несмотря на значительные победы учёных в снижении заболеваемости населения

инфекционными заболеваниями путём своевременной вакцинации (так, в 1980 году была официально провозглашена ликвидация

натуральной оспы, достигнутая массовой вакцинацией), проблема ВИЧ-пандемии так и не решена.

За последние годы появлялось значительное количество информации о различных инновационных вакцинах против ВИЧ-инфекции, порядка 35 вакцин в настоящее время проходят доклинические и клинические испытания [11].

Со времени начала первых клинических испытаний предполагаемой действенной вакцины на людях, начатых свыше десяти лет назад, в тестировании приняли участие более 20 тысяч волонтёров. Тем не менее, огромные средства, вложенные в работы по разработке ВИЧ-вакцин и грандиозные усилия учёных, не оправдали себя, так как ни одна вакцина не доказала своей ожидаемой эффективности.

Одной из вакцин, на которую возлагались большие надежды, была ДНК-вакцина.

Для обеспечения необходимого иммунного ответа, направленного против вирусной инфекции, не нужен цельный вирус, достаточно наличия одного или нескольких белков, локализующихся на его поверхности. Данный компонент и обеспечивают ДНК-вакцины.

ДНК-вакцины (генные вакцины, вакцины на основе нуклеиновых кислот) представляют собой определённые генно-инженерные конструкции (ДНК-фрагмент), содержащие специфический ген, который при попадании в клетку инициирует продукцию нужного белка-антигена. Таким образом, производится введение не самого белка-антигена, а механизма, обеспечивающего его синтез, т.е. ДНК. Итог аналогичный: образование иммуноглобулинов, направленных на

уничтожение чужеродных организму белков.

Перспектива использования участков ДНК в целях вакцинации появилась ещё в 50-60-е годы, когда после проведения исследований подтвердился факт сохранения способности к транскрибированию генетической информации ДНК после переноса её в другую клетку. Следует отметить, что подобная вакцина, названная избирательной "генетической иммунизацией", способна обеспечивать активный гуморальный иммунитет, но и клеточный иммунный ответ.

ДНК-вакцина представляет собой

имплантированную в клетку, с помощью вектора (переносчика) последовательность нуклеотидов, кодирующую антиген/комплекс антигенов. Необходимо подобрать оптимальный вектор -вирус или бактерию. Были протестированы более 20 разных бактерий, РНК- и ДНК-содержащих вирусов. Наиболее подходящими векторами

оказались изменённый штамм

модифицированного вируса коровьей оспы ankara, а также вирусы fowlpox и сапагурох, которые обладают возможностью инфицирования клеток человека, но потеряли возможность к размножению в них.

Иной вариант ДНК-вакцинации, безвекторный, заключается в помещении ДНК в частички металла с дальнейшей их имплантацией в дендритные клетки.

Неоспоримое преимущество использования ДНК-вакцин состоит в том, что в сравнении с обычной вакцинацией, когда антиген вводится в организм в достаточно большом количестве и существует в нем относительно короткий промежуток времени, использование ДНК в качестве активного агента позволяет осуществлять регуляцию сразу нескольких параметров: дозы антигена, продолжительности и интенсивности его действия (дозированные количества белка-антигена продуцируются в организме внутриклеточно длительно).

Также применение ДНК-вакцин позволяет избежать множества нежелательных побочных эффектов старого поколения вакцин, произведённых на основе живого ослабленного возбудителя: риск развития инфекции, хроническая иммуностимуляция и др.

Принцип ДНК-вакцинации был положен в основу американской компанией VaxGen при разработке вакцины против ВИЧ AIDSVAX. Вакцина AIDSVAX создавалась на основе белка ВИЧ - gp 120, который вирус использует в сочетании с белком gp 41 для проникновения в клетку. Гипотеза действенности вышеупомянутой вакцины заключалась в выработке специфических антител к одному из белков ВИЧ - gp 120 или gp 41 или к обоим белкам, таким образом, полностью перекрывался бы доступ ВИЧ к искомой клетке. Тем не менее, несмотря на то, что вакцина AIDSVAX стала первым препаратом из серии ВИЧ-профилактики, прошедшим все этапы клинических тестов в 2002 г., AIDSVAX оказалась неэффективной.

Следующий тип вакцин очень близок к концепции ДНК-вакцин.

Так, первая вакцина IAVI, разработанная сотрудниками университетов Оксфорд (Англия) и Найроби (Кения) в сотрудничестве с Международной инициативой по разработке вакцины против СПИДа (International AIDS Vaccine Initiative (IAVI)), проект по созданию которой получил название инициатива Кенийской вакцины от СПИДа (Kenya AIDS Vaccine

Initiative), содержит РНК ВИЧ подтипа А.

Второй проект IAVI по производству вакцины в партнерстве с AlphaVax из Северной Каролины и университетом Кейптауна (ЮАР), ориентирован на разработку вакцины от ВИЧ подтипа C.

В третьем проекте IAVI-исследований планируется адаптировать инновации Балтиморского института вирусологии. Предполагаемая концепция вакцины против ВИЧ включает в себя пероральное использование. Подобное применение объясняется имплантацией активных компонентов вакцины внутрь непатогенных штаммов сальмонеллы.

Другой возможный путь инициации иммунного ответа на проникновение вируса иммунодефицита - это активация значительного пула клеток, обладающих способностями инактивировать клетки, инфицированные ВИЧ, иными словами, производится интенсификация клеточного иммунного ответа.

Вакцины, основанные на базисе стимулирования клеточного ответа, находятся в стадии клинических испытаний. Вакцина ALVAC, представленная французской фармацевтической компанией Sanofi Pasteur, включает в свой состав птичий вирус (canarypox), в котором были найдены ВИЧ-элементы. Необходимо отметить, что хотя и вакцины ALVAC первого поколения основывались на профилактике ВИЧ подтипа B, результаты исследований на американских добровольцах показали, что действие вакцины распространяется и на другие подтипы ВИЧ. Однако, после последних клинических испытаний в Уганде (Восточная Африка), новостей о препарате не появлялось.

Чем же объяснить неудачи в разработке средства вакцинации от ВИЧ?

Одна из главных проблем, возникающих при создании вакцины, связана со стремительной генетической изменчивостью вируса

иммунодефицита [8]. Данная изменчивость обуславливает как "феномен ускользания" вируса от защитных факторов иммунной системы, так и непродуктивность антиретровирусной терапии по отношению к специфическим вирусным вариантам, проходящим позитивный отбор в организме человека. Вариабельность генома ВИЧ иллюстрируется тем фактом, что на терминальной стадии СПИДа число вариантов исходной вирусной частицы (псевдовидов) сравнимо с генетическим полиморфизмом вируса гриппа (Influenza virus),

циркулировавшего в популяции в течение года

Одними из основных причин ВИЧ-изменчивости являются мутации в ходе обратной транскрипции, ключевую роль в которой играет фермент ревертаза (обратная транскриптаза), не имеющая З'-экзонуклеазной корректирующей активности. Точность работы ревертазы ВИЧ-1 в разы ниже, чем у обратных транскриптаз других известных ретровирусов, в результате чего скорость генерации ошибок оказывается высокой. Результат проявляется существованием в организме больного "популяции" разнообразных ВИЧ ("квазивидов" ВИЧ). Тенденцию обратной транскриптазы ВИЧ-1 к многочисленным ошибкам РНК-копирования позволяют подтвердить исследования in vitro (так, частота мутаций порядка 5-7х104 была выявлена при исследованиях с использованием гена протеина IacZa в качестве матрицы) [7].

Следует отметить, что обратная транскриптаза ВИЧ обладает значительным полиморфизмом, как природным, так и связанным с фармакологической

резистентностью, следовательно, присутствие определённых мутаций (например, M184V) обеспечивает повышение точности репликации, снижая частоту возникновения форм ВИЧ, крайне устойчивых к антиретровирусной терапии, наличие же мутаций, положительно влияющих на потенциал изменчивости генома ВИЧ, осложняет поиск эффективных антиретровирусных средств [9, 10].

Ферментом, играющим роль в формировании защиты организма против ВИЧ, является дезаминаза семейства APOBEC ("apolipoprotein B mRNA editing enzyme catalytic polypeptide"), выполняющая функцию дезаминирования цитозина в составе минус-цепи ДНК вируса на стадии обратной транскрипции. Несмотря на то, что гипермутагенез вируса, вызванный редактирующими ферментами, в большинстве случаев носит летальный характер, в определённых масштабах не приводит к уничтожению ВИЧ, а, напротив, способствует его эволюции. Примером тому служит выработанный ВИЧ-1 механизм ингибирования APOBEC3G (apolipoprotein B mRNA-editing enzyme, catalytic polypeptide-like 3G), обеспечивающий ВИЧ-1 устойчивость по отношению к антиретровирусной терапии и повышенную скорость приспособления к иммунной системе человека по сравнению с

ВИЧ-2. Взаимодействие белка Vif (фактор инфекционности вируса) ВИЧ-1 с APOBEC3G потенциирует разрушение дезаминаз протеасомами. В результате возникает некоторое снижение (но не тотальная отмена) интенсивности гипермутагенетических реакций. Достигнутый уровень гипермутагенеза обеспечивает возникновение новых ВИЧ-вариантов [7].

В отличие от мутаций, провоцирующих медленные, но стойкие изменения генома ретровирусов, рекомбинации имеют более радикальный характер, являясь одним из ключевых звеньев механизма изменчивости ВИЧ. Процесс рекомбинации позволяет обеспечить целостность генома, нивелировать последствия повреждений, несовместимых с продолжением жизненного цикла. Реставрация генома вируса иммунодефицита нацелена на восстановление информации РНК, накопившей большое количество мутаций, вызывающих снижение устойчивости ВИЧ.

Так, при отсутствии рекомбинантных процессов ВИЧ имеет склонность к постепенному накоплению значительного количества подобных мутаций. Рекомбинация "перемешивает" уже существующие мутации, что позволяет вирусу стремительно, а не многостадийно приобретать мутации, полезные для выживания, а также обеспечивает разрыв сцепленных мутаций (к примеру, если некий псевдовид вируса иммунодефицита обладает мутацией, ведущей к повышению фармакологической резистентности, но вместе с тем снижает его защиту от цитотоксических Т-лимфоцитов, рекомбинативные механизмы помогают сохранить полезную мутацию до того времени, пока вирус не обретёт мутацию, позволяющую избежать уязвимости для T-лимфоцитов. Устранение конкуренции между мутациями, однозначно гарантирующими выживаемость ВИЧ, в разы повышает адаптационный потенциал вируса [5, 7].

Проблему разработки вакцины против ВИЧ-инфекции осложняет и отсутствие адекватной экспериментальной модели данной инфекции на животных [4]. Так, известно, что применение потенциальной вакцины на обезьянах хоть и

обеспечивает защиту животных от инфекции, но не гарантирует воспроизведение аналогичного эффекта на людях. Ярким примером является провал проекта фармацевтической фирмы "Merck". В 2007 г., несмотря на хорошие результаты вакцинации в отношении приматов, испытания среди людей-добровольцев были прерваны в связи с тем, что процент заражённых в опытной группе заметно превысил процент заражённых в контрольной. Данный факт иллюстрирует и проблему высокой степени риска, возникающей при проведении клинических испытаний с использованием добровольцев.

Возможность оценить истинную

иммуногенность и эффективность вакцины осложняется вопросами этического и социально-экономического характера. Так, трудности, связанные со взятием добровольного информированного согласия, предоставления гарантии конфиденциальности участия в клинических испытаниях, официальным определением ВИЧ-статуса (возможность ложно отнести иммунизированного волонтёра к группе ВИЧ-инфицированным в связи с наличием антител), дороговизной исследований, статистическими особенностями, страхованием волонтёров, правовой защитой и пр. позволяют определить задачу формирования групп добровольцев как одну из самых сложных и трудоёмких [2].

Нельзя не отметить и финансовую сторону вопроса. Вложений требуют не только научные и технологические разработки, но и юридическая поддержка и страхование участников исследований. Затраты на исследования оказываются весьма

значительными, в то же время неудача может случиться на любом из этапов, поскольку заведомо гарантировать безопасность и эффективность кандидатной вакцины представляется невозможным.

Выводы. Разработка вакцины против ВИЧ-инфекции представляет неоднозначную, многоплановую проблему, осложнённую как специфическими особенностями самого вируса, так и социальными, экономическими и моральными препятствиями.

1. Антигенная и генетическая изменчивость ВИЧ-1 в Российской Федерации на современном этапе. / Ф.Ф. Москалейчик [и др.] // Физиология и патология иммунной системы. - 2015. - №7. - С. 3-12.

2. Клинические испытания анти-ВИЧ/СПИД-вакцин: современное состояние проблемы / Г.О. Гудима [и др.] // Цитокины и воспаление. - 2005. - №3. - С. 65-69.

3. Комплексный анализ профилактических мероприятий по предотвращению распространения ВИЧ-инфекции в

Челябинской области за 2011-2016 гг. / М.В. Радзиховская [и др.] // Вестн. Совета молодых ученых и специалистов Челябинской области. - 2017. - №3 (18), т. 1. - С. 61-65.

4. Нетёсов С.В. Проблемы создания вакцин против гепатита С и ВИЧ-инфекции / С.В. Нетёсов //Вестн. Рос. академии наук. - 2008. - №10. - С. 880-892.

5. Перспективы иммунотерапии ВИЧ-инфекции и СПИДА, анти-ВИЧ/СПИД-вакцины и микробоциды /И.Г. Сидорович [и др.] //Цитокины и воспаление. - 2005. - №3. - С. 82-88.

6. Современные стратегии биомедицинской профилактики ВИЧ-инфекции/СПИДА. Часть I. анти-ВИЧ/СПИД-вакцины и антиретровирусная терапия /Г.О. Гудима [и др.] //Иммунология СПИДА. - 2013. - №1. - С. 4-9.

7. Сосин Д.В. Молекулярные механизмы генетической изменчивости ВИЧ-1 /Д.В. Сосин, Н.А. Чуриков //Молекулярная биология. - 2017. - №4. - С. 547-560.

8. Харченко Е.П. ВИЧ: коллизии вакцинологии /Е.П. Харченко //Иммунология. - 2012. - №4. - C. 206-212.

9. Brander C. The challenges of host and viral diversity in HIV vaccine design / C. Brander [et al.] // Current opinion in immunology. - 2006. - №18. - P. 430-437.

10. Carr J.K. Viral diversity as a challenge to HIV-1 vaccine development / J.K. Carr // Current opinion in HIV and AIDS. -2006. - №1. - P. 294-300.

11. Nabel G. HIV-1 diversity and vaccine development / G. Nabel [et al.] // Science. - 2002. - №296. - P. 2335.

VACCINE AGAINST HIV: DEVELOPMENT AND CAUSES OF FAILURE*

GALIULINA K.Y. FSBEI HE SUSMU MOH Russia, Chelyabinsk, Russia e-mail: karigal777@gmail.com

Keywords: HIV, AIDS, variability, prevention, vaccine.

* Научный руководитель: к.м.н., ст. преп. Пешикова М.В.

Вакцина против ВИЧ, разработанная группой ученых из Scripps Research и некоммерческой организации по изучению вакцин IAVI, продемонстрировала, что способна повлиять на выработку организмом ВИЧ-специфических антител широкого спектра действия (bNAbs).

Обнадеживающие результаты, которые были опубликованы в журнале Immunity, позволяют предположить, что исследователи стали на один шаг ближе к разработке эффективной вакцины против ВИЧ – одной из ключевых целей науки с момента идентификации вируса в 1983 году.

Как отмечают специалисты, современные противовирусные препараты способны сделать жизнь ВИЧ-позитивных людей ничем не отличающейся от жизни без вируса, а также исключить риски дальнейшего распространения инфекции. Однако даже новейшие препараты не способны устранить инфекцию и должны приниматься постоянно.

Учитывая это, исследователи уже давно признали, что человечеству необходима профилактическая вакцина, которая будет доступна по цене и позволит искоренить ВИЧ как угрозу для мирового здравоохранения.

Чрезвычайно высокая скорость мутаций ВИЧ и ряд иных механизмов уклонения от иммунной атаки сделали вирус очень трудной целью для разработчиков вакцин. Однако тест, проведенный Уайеттом и его командой, подтвердил, что вакцинация может повлиять на выработку антител, которые необходимы для обеспечения широкой защиты от ВИЧ.

Как известно, организм людей, инфицированных ВИЧ, способен самостоятельно вырабатывать bNAbs как часть иммунного ответа на вирус, однако чаще всего жто происходит уже после того, как инфекция распространится.

Ввиду этого, главная задача разработчиков вакцин против ВИЧ заключалась в том, чтобы найти способы стимулировать иммунную систему – у большинства или у всех людей – к выработке bNAbs, способных поразить множество уязвимых участков вируса.

В основу разработки вакцины Уайетт и его коллеги положили имитирующий вирус белок на основе Env ВИЧ. Обычно множество копий белков Env расположены на поверхности капсида ВИЧ. Каждый Env содержит молекулярный механизм, который позволяет ему связываться с рецептором на иммунных клетках, известных как CD4, и использовать этот рецептор в качестве портала для проникновения в клетку.

Последующие бустерные иммунизации в течение 48 недель использовали белки Env с восстановленными гликанами для отбора антител, которые нацелены на место связывания CD4, но также могли проходить через этот щит. Белки Env при этом также представляли собой составы, основанные на различных штаммах ВИЧ, чтобы стимулировать выработку антител против структур Env, которые не отличаются от штамма к штамму.

Команда привила 12 кроликов в соответствии со своей стратегией вакцинации и сравнила результаты с контрольной группой, которая получила только одну версию Env с защитой от гликанов. Они обнаружили, что их стратегия вакцинации имела намного лучший эффект: пять кроликов вырабатывали антитела, которые могли нейтрализовать несколько изолятов ВИЧ.

Исследователи проанализировали антитела кролика, которые ответили наиболее эффективно, и идентифицировали два различных типа bNAb. Один из них, названный E70, блокирует область связывания CD4, как и ожидалось, хотя и необычным способом - частично путем захвата одного из экранирующих гликанов. Другой, 1C2, попадает в иное, но также хорошо известное уязвимое место на Env, на границе раздела между двумя ключевыми сегментами сложного белка. Связывание антитела 1C2, по-видимому, дестабилизирует Env, так что оно больше не может опосредовать проникновение ВИЧ в клетки хозяина. Оказалось, что это антитело также обладает необычной широтой нейтрализации, блокируя 87% из 208 отдельных изолятов ВИЧ.

Полученные выводы являются важной демонстрацией того, что правильная вакцинация против ВИЧ может привести к достижению цели по выработке bNAbs нв нескольких областях вируса, говорит Уайетт.

В настоящее время ученые продолжают тестировать и совершенствовать свою стратегию вакцинации на небольших моделях животных и надеются в конечном итоге испытать ее на обезьянах, а затем – на людях.

Эксперт Объединенной программы ООН по СПИДу, профессор Эдуард Карамов в интервью РИА Новости рассказал о проблемах, связанных с ВИЧ и СПИДом в России и мире, о том, какие сложности возникают при создании вакцины и когда можно будет говорить о победе над ВИЧ. Беседовала Людмила Белоножко.

— Сколько человек в мире ежегодно заражается ВИЧ-инфекцией?

— Сейчас ежегодно заражается около 1,5 миллиона человек и умирает около 1 миллиона. Каждый год на 400-500 тысяч есть прирост новых случаев инфекции. В настоящее время в мире живет около 37-38 миллионов человек с ВИЧ-инфекцией, но умерло уже более 40 миллионов. То есть вирус иммунодефицита человека — этиологический агент ВИЧ/СПИДа — это один из крупнейших убийц на рубеже двух столетий.

— А как в России обстоят дела?

— По сравнению с Европой у нас заболеваемость выше. Мы входим в топ-10 стран, наиболее пораженных ВИЧ/СПИДом. У нас в среднем ежегодно заражается около 100 тысяч человек (в 2016 и 2017 годах несколько меньше). Число ВИЧ-инфицированных у нас больше, чем в Китае, при том, что население у нас в 10 раз меньше. В Китае уделяют этой проблематике особое внимание, и у них есть чему поучиться.

— Почему проблему ВИЧ так сложно решить?

— ВИЧ — один из самых высоко изменчивых биологических агентов в мире. У нас приводят в качестве эталона вирус гриппа, который быстро меняется, каждый год появляются новые штаммы, каждый год надо создавать новую вакцину. В случае с вирусом гриппа мы знаем, как делать вакцину, поэтому когда начинается новая эпидемия, специальные лаборатории быстро выделяют новые штаммы гриппа и передают их крупным фирмам-производителям и те в течение двух месяцев изготавливают новую вакцину. А в случае с ВИЧ непонятно, как делать вакцину, многие научные вопросы не решены.

— Когда может быть создана такая вакцина?

— Сейчас проводится большое число клинических испытаний. В разработке находятся несколько интересных кандидатных вакцин. Много говорят о мозаичной вакцине. На самом деле есть несколько кандидатных вакцин, которые показывают хорошие результаты уже в развернутых клинических испытаниях, поэтому я думаю, что это перспектива не далекого будущего, а ближайших 10-12 лет.

Во всех странах мира более 30 лет ведутся масштабные исследования по созданию средств борьбы с ВИЧ-инфекцией. Окончательного решения нет. Антиретровирусная терапия предусматривает пожизненный прием коктейлей из двух, трех и более химических препаратов, токсичность которых сама по себе может быть причиной смерти.

— Какие проблемы предстоит решить ученым для создания вакцины против ВИЧ?

— Есть три "проклятых вопроса", которые мешают созданию вакцины. Во-первых — это высокая изменчивость вируса. Во-вторых, нет перекрестной защиты — вакцинация против одного штамма не защищает от других, то есть невозможно создать универсальную вакцину. Сейчас в мире существует 9 субтипов этого вируса и больше 70 рекомбинантных форм (вариантов) вируса. В России распространен вирус А6, а американцы делают вакцину против вируса В, эта вакцина не защищает от нашего вируса.

У нас главный вирус пришел с юга Украины в конце 90-х годов и захватил все постсоветское пространство, а в последние годы вместе с мигрантами-рабочими из Центральной Азии проникают рекомбинантные вирусы (между субтипами А и G). Эти вирусы в свою очередь начинают рекомбинировать с нашим главным вирусом А6, возникают новые штаммы, надо постоянно следить за этим процессом.

Особенность российской эпидемии, в отличие от американской, где большая часть инфицированных — это мужчины, имеющие секс с мужчинами, еще и в том, что у нас доля таких людей меньше 1,5%. Но у нас более 50% инфицированных — это внутривенные наркоманы. А с ними надо вести специальную работу, потому что наркоманы часто прерывают лечение. В результате у нас распространяются штаммы ВИЧ, устойчивые ко многим лекарствам. К наркоманам надо применять стратегию длительного сопровождения, контролировать процесс приема лекарств, потому что без этого они представляют угрозу не только для себя и своих близких, но и для всего общества.

А третья проблема — отсутствие лабораторных животных, на которых можно испытывать вакцину. Шимпанзе, у которых циркулирует вирус наиболее близкий к человеческому, заражаются, но не заболевают. А вирус макак, который приводит этих животных к быстрой смерти, сильно отличается от вируса человека, поэтому все испытания вакцин приходится проводить на людях.

— Каким образом проводятся испытания?

— Как проверить, работает вакцина или нет? Берут большую когорту людей, часть которых получает вакцину, а остальные — плацебо (пустышку). Когорту рекрутируют в таком регионе или такой группе риска, где прирост этой инфекции составляет не меньше 10% в год. Таким образом, в контрольной группе из 5000 человек заразится около 500, а в группе из 5000 вакцинированных число заразившихся будет меньше (если вакцина эффективна). Такие исследования длятся не менее 3-5 лет. Это огромная тяжелая работа, но ее надо делать. Никто не сделает вакцину для России на российских штаммах ВИЧ, это никому не нужно. Создание вакцины против ВИЧ — ключевое решение проблемы ВИЧ/СПИД.

— А в России проводятся такие исследования?

— К сожалению, в России такие исследования практически свернуты. В октябре 2015 года на специальном заседании правительства РФ анализировали ситуацию с ВИЧ/СПИД. Сегодня эпидемия поразила более миллиона российских граждан, почти 300 тысяч из них умерло.

Это очень серьезная проблема для нашей страны. Что такое 300 тысяч человек — это население большого города, причем это люди в возрасте от 16 до 40 лет — это молодые люди, которые могли бы оставить потомство. Возможно, они его и оставят, но кто будет воспитывать этих детей, они останутся сиротами. А их родители, которые могли бы рассчитывать на помощь своих детей в старости, этой помощи не получат. Мы уже несем колоссальный демографический урон от ВИЧ/СПИДа.

— Какие исследования были проведены в России?

— Реализация первой отечественной программы по разработке вакцины против ВИЧ в России была начата в 1997 и остановлена в 2005 году. Эти годы не были потеряны даром, были созданы три отечественные кандидатные вакцины против ВИЧ, все они прошли доклинические испытания в трех центрах — в Москве, в Санкт-Петербурге и в Новосибирске. В 2006 году, когда наша страна была хозяйкой саммита "Большой восьмерки", Россия вместе с другими участниками поддержала идею разработки вакцины против ВИЧ. При прямой поддержке президента Путина с 2008 по 2010 годы была профинансирована отечественная программа испытания кандидатных вакцин. Все три отечественные кандидатные вакцины прошли первую фазу клинических испытаний. После этого госфинансирование было прекращено. Это привело к тому, что распались серьезные научные коллективы, которые занимались этой проблемой.

Кстати, вакцина, которую сделали московские иммунологи, входила в шорт-лист лучших кандидатных вакцин мира.

Был еще конкурсный грант Минпромторга по программе "Фарма 2020", его выиграл питерский научный коллектив в 2013 году, а в феврале 2016 года финансирование закончилось. Питерские ученые успели провести вторую фазу клинических испытаний вакцины.

— Какая вакцина на сегодняшний день является наиболее эффективной?

— Лучшая вакцина, которая на сегодняшний день проверена, была испытана в Таиланде, итоги были опубликованы в конце 2009 года. Вакцина вводилась несколько раз в течение первого года, и затем два года велись наблюдения. Оказалось, что эта вакцина в течение первого года защищает 60%, а через 3 года — 31 % людей. Это маловато, надо не меньше 60-70%.

— Как вы считаете, наши власти осознают значимость проблему ВИЧ?

— Правительство в последние годы и министерство здравоохранения в том числе уделяют этой проблеме большое внимание. Еще в 2015 году премьер-министр Дмитрий Медведев поручил Минздраву и другим министерствам и ведомствам разработать государственную стратегию противодействия ВИЧ-инфекции в России. Сейчас эта стратегия принята, она нацелена на повышение осведомленности граждан, которых информируют о мерах по профилактике заболевания (пропагандируя здоровый образ жизни, семейные и морально-нравственные ценности). Это правильно и необходимо, но не надо забывать, что эпидемия ВИЧ — это биологическая угроза, в том числе существованию страны. Эффективное противостояние эпидемии возможно только при активном участии науки в разработке новых лекарств, микробицидов (препаратов предотвращающих половую передачу ВИЧ) и вакцин. А пропаганда ЗОЖ должна только дополнять меры специфической борьбы с ВИЧ-инфекцией.

Министр здравоохранения Вероника Скворцова хорошо знает проблему. За последние годы удалось существенно улучшить лекарственное обеспечение ВИЧ-инфицированных. Сейчас порядка 33-34% получает лечение, а совсем недавно было только 10%. То есть за несколько лет Минздраву удалось добиться серьезных успехов даже в сложных финансовых условиях.

Проблема ВИЧ-инфекции — это не только проблема Минздрава. Это проблема всей страны. Должен быть создан межведомственный орган, в который должны входить многие министерства и ведомства от министерства образования и министерства науки до правоохранителей и законодателей.

Министерство науки должно играть значительную роль в решении этой проблемы. Кто должен разрабатывать новые лекарства? Кто должен давать гранты нашим химикам, биологам для создания новых вакцин, новых микробицидов? Это и Миннауки, а не только Минздрав. Должна быть создана межведомственная комиссия, которую должна курировать администрация президента или правительство, потому что эта проблема выходит далеко за рамки одного министерства. Неправильно поручать эту работу только врачам. Это стратегическая ошибка, которая была сделана в России.

— Какие новые проблемы, связанные с ВИЧ, появляются в последнее время?

— Еще одна большая беда, это совместная инфекция ВИЧ-туберкулез. У нас приблизительно треть всех новых случаев ВИЧ-инфекции осложнены туберкулезом. Это страшная беда. Инфекция становится гораздо более агрессивной, молниеносной. Эти люди не живут долго, им не хватает одной антиретровирусной терапии, им обязательно нужна мощная терапия и от туберкулеза. Но в этом направлении очень активно работает Минздрав и главный фтизиатр Минздрава профессор Ирина Анатольевна Васильева.

— А лечебная вакцина для уже зараженных людей разрабатывается?

— В последнее время большое внимание привлекают лечебные вакцины, те которые можно давать людям, которые уже заражены. Такая вакцина не предназначена для профилактики инфекции. Она поддерживает на высоком уровне Т-клеточный иммунитет, который может контролировать уровень репликации вируса даже в отсутствие антиретровирусной терапии. Мы готовимся к испытаниям лечебной вакцины против ВИЧ "Московир", которые, надеюсь, начнутся в будущем году.

— Когда мы сможем говорить о победе над ВИЧ?

— Наверное, не раньше чем через 25-30 лет. Многие сейчас говорят о победе над ВИЧ, имея в виду создание высокоэффективных схем антиретровирусной терапии, когда постоянный прием лекарств позволяет контролировать вирусную нагрузку, но радикально решить эту проблему можно будет только с созданием комплекса мер биомедицинской профилактики, включающих эффективные вакцины, микробициды и средства доконтактной профилактики.

Читайте также:

Разработана вакцина против вич

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Галиулина К.Ю.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Галиулина К.Ю.

VACCINE AGAINST HIV: DEVELOPMENT AND CAUSES OF FAILURE