При помощи компьютерной программы под названием «Rosetta», исследователи из Университета Вандербильта «перестроили» антитело, которое повысило свою активность и смогло нейтрализовать больше штаммов вируса иммунодефицита человека (ВИЧ), чем любое известное природное антитело.

Их выводы, опубликованные 18 мая 2015 года на сайте журнала The Journal of Clinical Investigation, указывают, что переработанные с помощью компьютера антитела могут ускорить поиски эффективных методов лечения или вакцины от вируса, который до сих пор ускользал от всех попыток по его уничтожению.

«Существует консенсус (в области ВИЧ), что будет разработана одна работающая вакцина», — сказал Джеймс Кроу, доктор медицинских наук, директор центра вакцин Вандербильта, который руководил работой вместе с Дженс Мейлер, доктором философии, доцентом химии и фармакологии.

Работая с коллегами из научно-исследовательского института Скриппса в Ла-Хойя, Калифорния, исследователи из Университета Вандербильта начали с «родительского» антитела, изолированного из крови ВИЧ-инфицированного человека, которое имело сильный «нейтрализующий» эффект на ВИЧ в лабораторных тестах.

Затем ученые использовали компьютерную программу Rosetta, которая может предсказать строение белка из его аминокислотной последовательности, для «перестройки» антитела. Изменив единственную аминокислоту, они смогли повысить стабильность антитела, когда оно связано с белком оболочки ВИЧ.

Исследователи не меняли интерфейс между антителом и вирусом. Скорее всего, за счет увеличения термодинамической стабильности, антитело стало более жестким и стало лучше соответствовать белку ВИЧ (как замок и ключ).

«Изменив одну аминокислоту, мы сделали его в четыре раза мощнее, в четыре раза крепче, и оно начало уничтожать больше штаммов ВИЧ, чем исходное антитело», — говорит доктор Кроу, профессор педиатрии и патологии, микробиологии и иммунологии.

Оригинальное, выделенное антитело в настоящее время производится в больших количествах одним клоном иммунных клеток, являясь «моноклональным» антителом. Сейчас оно проходит клинические испытания. Доктор Кроу говорит, что перестроенное антитело может быть добавлено к исследованию в качестве версии второго поколения.

Область применения перестроенных антител быстро развилась из-за необходимости лечения и профилактики изнурительных и часто фатальных вирусных инфекций, и из технологических достижений, которые позволили «увидеть» и усилить взаимодействие между вирусом и антителом, уничтожающим его.

ВИЧ – коварный противник. Чтобы избежать обнаружения иммунной системой, каждый день он развивается или изменяет белок на своей поверхности. Один ВИЧ-инфицированный человек имеет больше вариаций вируса, чем все штаммы гриппа, выделенные по всему миру. Иммунная система просто не может угнаться за ними.

В 2013 году ученые из научно-исследовательского института Скриппса под руководством Яна Вильсона, доктора философии, и Эндрю Варда, доктора философии, описали в журнале Science строение белка оболочки ВИЧ, используя кристаллографию и крио-электронную микроскопию. «Теперь мы знаем, как он выглядит, — сказал доктор Кроу. – Мы можем лучше понять, как нацелиться на него».

В прошлом году, доктор Кроу и еще один коллега из НИИ Скриппса, Уильям Шиф, доктор философии, сообщили в журнале Nature, что «вычислительный дизайн белка» может быть использован для создания мощных нейтрализующих антител от респираторно-синцитиального вируса (РСВ), ведущей причины респираторных инфекций у детей раннего возраста.

«Это была первая статья, в которой люди согласились, что компьютерный дизайн вакцины работает», — сказал доктор Кроу.

Ученые сейчас используют компьютер для создания нейтрализующих антител против частей белка оболочки ВИЧ, который не изменяется.

Доктор Кроу считает, что, если вычислительный дизайн может предсказать, как вирусы будут развиваться в будущем, потенциально можно будет разрабатывать антитела и вакцины от вирусов, прежде чем изменения возникнут реально.

С этой целью, доктор Кроу и доктор Мейлер организовали Интерфейсную Группу – широкое сотрудничество ученых, включая экспертов в теории игр, которые моделируют взаимодействие между вирусами и иммунной системой.