Новая технология показала скрытый механизм работы иммунитета и может ускорить создание вакцин нового поколения
Ученые давно знали, что некоторые антитела способны нейтрализовать вирусы с исключительной эффективностью. Но увидеть, как именно происходит эта атака в условиях, близких к реальным, было крайне сложно.
Новое исследование показало, что многие ключевые взаимодействия между вирусом и антителом оставались буквально скрыты от наблюдения. Для этого исследователям пришлось воссоздать вирусную поверхность в лаборатории гораздо точнее, чем это делалось раньше.
 |
| Новая технология позволила увидеть детали взаимодействия антител и вирусов, которые раньше оставались скрытыми. |
Главная проблема старых исследований
Большинство вирусов, включая ВИЧ, грипп, коронавирусы и вирус Эбола, покрыты белками, встроенными в мембрану.
Именно эти белки становятся главной целью нейтрализующих антител и вакцин.
Но есть одна проблема.
Для лабораторных исследований ученые обычно используют укороченные растворимые версии таких белков. Они удобны в работе, однако лишены мембранной части и окружающей липидной среды.
Проще говоря, иммунная система видит вирус одним образом, а исследователи изучают его в несколько упрощенном виде.
Почему это имеет значение
Многие самые уязвимые места вирусов расположены рядом с мембранной структурой.
Для ВИЧ таким участком является область MPER — небольшой фрагмент белка оболочки вируса.
Эта зона считается одной из самых перспективных мишеней для создания универсальной вакцины против ВИЧ. Однако изучать ее крайне сложно, потому что она частично погружена в мембрану и меняет положение в пространстве.
Когда мембрану убирают, часть важной информации просто исчезает.
Как ученые решили проблему
Авторы работы создали специальную платформу на основе так называемых нанодисков.
Нанодиск — это миниатюрный фрагмент липидной мембраны, который можно представить как крошечный «островок» клеточной оболочки.
В этот искусственный участок мембраны исследователи встроили вирусные белки практически в том же виде, в каком они существуют на поверхности настоящего вируса.
После этого стало возможным изучать взаимодействие антител и вирусных белков в гораздо более реалистичных условиях.
Момент осознания: антитело оказалось не просто «ключом к замку»
Самым интересным открытием стало наблюдение за широко нейтрализующим антителом 10E8.
Ранее считалось, что оно распознает относительно небольшой участок вирусного белка.
Антитело одновременно контактирует не только с самой мишенью, но и с соседними участками вирусного белка, а также взаимодействует с областью непосредственно возле мембраны.
Фактически ученые увидели целую сеть контактов, которую невозможно было полноценно обнаружить при использовании упрощенных моделей.
Именно здесь произошло главное изменение понимания механизма атаки.
Оказалось, что эффективное антитело может использовать гораздо больше точек опоры, чем предполагалось ранее.
Что удалось увидеть впервые
С помощью криоэлектронной микроскопии исследователи получили структуру комплекса с разрешением 3,5 ангстрема.
Это позволило рассмотреть отдельные аминокислоты и увидеть детали связывания антитела с вирусом практически на атомном уровне.
Кроме того, оказалось, что вирусный белок сохраняет подвижность даже во время атаки антитела.
Он не является жесткой статичной конструкцией.
Антитело вынуждено подстраиваться под это движение, а иногда даже само изменяет положение вирусного белка.
Почему это важно для создания вакцин
Современная вакцинология все чаще опирается на структурный дизайн.
Сначала ученые определяют, как именно защитное антитело связывается с вирусом.
Затем создают вакцину, которая должна научить иммунную систему вырабатывать максимально похожие антитела.
Чем точнее известна структура взаимодействия, тем выше вероятность создать эффективную вакцину.
Новая работа дает исследователям гораздо более реалистичную модель вирусной поверхности и позволяет видеть те детали, которые раньше были скрыты.
Это касается не только ВИЧ
Хотя основная часть исследования посвящена ВИЧ, авторы отдельно показали применимость технологии и для вируса Эбола.
Это важно, потому что многие опасные вирусы используют сходный принцип организации поверхностных белков.
Следовательно, подобный подход потенциально может использоваться для разработки вакцин против самых разных инфекций.
Почему исследование может стать важным этапом
На первый взгляд работа выглядит как техническое усовершенствование лабораторного метода.
Но фактически речь идет о более глубоком понимании того, что именно видит иммунная система во время встречи с вирусом.
Чем точнее удается воспроизвести реальную поверхность вируса, тем выше вероятность создать вакцины, которые будут направлять иммунитет в правильную сторону.
Авторы прямо отмечают, что разработанная платформа может ускорить создание вакцин нового поколения, а также использоваться для поиска антител и других лекарственных молекул против мембранных белков.
Данная публикация предназначена для специалистов здравоохранения и участников фармрынка. Аналитические выводы редакции носят информационный характер и не являются призывом к самолечению или заменой очной консультации врача. При работе с лекарственными препаратами необходимо руководствоваться официальной инструкцией и мнением профильного специалиста. Полный текст дисклеймера.