Loading AI tools
явление, при котором связывание вируса с cубоптимальными нейтрализующими или не нейтрализующими антителами вызывает его проникновение в Из Википедии, свободной энциклопедии
Антителозави́симое усиле́ние инфе́кции (англ. antibody-dependent enhancement, ADE) — явление, при котором связывание вируса с cубоптимальными нейтрализующими или ненейтрализующими антителами вызывает его проникновение в иммунные клетки инфицируемого организма и вирусную репликацию[1][2]. ADE может проявляться в процессе развития первичной или вторичной вирусной инфекции, а также после вакцинации при последующей инфекции[1][3][4].
Феномен антителозависимого усиления инфекции возникает тогда, когда специфические для вирусного белка антитела связываются с ним и, взаимодействуя с рецепторами, расположенными на поверхности иммунных клеток, усиливают проникновение вируса в них. В отдельных случаях в этих клетках вирус реплицируется, а не уничтожается[5]. Эффект ADE возникает при неполной специфичности антитела вирусу — в организме есть антитела для одного серотипа вируса, а инфицирование произошло другим серотипом[6].
Антителозависимое усиление инфекции характерно для возбудителей ВИЧ, лихорадки Эбола, гепатита С, лихорадки Марбург, кори, жёлтой лихорадки[5].
Среди вирусов человека и животных, которые могут вызывать ADE, есть вирусы гриппа А, вирусы Коксаки, респираторно-синцитиальный вирус, вирус Эбола[7].
Феномен антителозависимого усиления инфекции, вероятно, является препятствием для создания вакцины против ВИЧ[7].
Феномен антителозависимого усиления инфекции первым описал в 1964 году Ройл Хоукис (англ. R. A. Hawkes[8]). Он обнаружил повышение продукции различных флавивирусов в наивных к нему клетках куриного эмбриона при низком содержании специфических антител[9]. Впоследствии он привёл доказательства, что увеличение «выхода» вируса в подобных экспериментах вызвано образованием комплекса «вирус-антитело»[10].
В конце 1960-х и начале 1970-х годов другие исследователи обнаружили роль ADE в патогенезе тяжёлых форм геморрагической лихорадки, вызванной вирусом денге. Было установлено, что наличие антител в сыворотке крови выздоровевшего, оставшихся после легко перенесённых случаев лихорадки денге, приводит к тяжёлому течению болезни, если произошло повторное заражение, но вирусом денге другого серотипа[6][11].
Антителозависимое усиление инфекции, вызываемой вирусом денге, приводит к тому, что создать безопасную вакцину[англ.] крайне сложно[12]. Компания Санофи Пастер (Франция) попыталась это сделать и создала вакцину, которая содержала антигены ко всем четырём серотипам вируса лихорадки денге. Вакцина этой компании получила название «Денгваксия» (Dengvaxia)[13]. Серьёзным недостатком «Денгваксии» является то, что она действует точно так же, как естественная первичная инфекция, и резко увеличивает риск развития тяжёлой вторичной инфекции, которая связана с более тяжёлой формой лихорадки денге. Причина этого явления, по мнению авторов обзора литературы, связана с явлением антителозависимого усиления инфекции[13].
Так, в рамках клинического исследования была проведена вакцинация более 10 000 детей в возрасте 2—14 лет в пяти странах Азиатско-Тихоокеанского региона. Анализ данных, который провели специалисты из компании Санофи Пастер, показал, что вакцинирование детей, которым было меньше 9 лет, приводило к их частому тяжёлому заболеванию и госпитализации по причине лихорадки денге. Причём частота этой госпитализации в два раза превышала частоту госпитализации детей из контрольной группы, в которой дети не были вакцинированы[13]. В другой статье данные объяснялись тем, что чем младше ребенок, тем менее вероятно, что он уже сталкивался с инфекцией денге, и тем более вероятно, что вакцина сделала его столкновение с инфекцией гораздо более опасным по сравнению с невакцинированным ребенком[14].
Департамент здравоохранения Филиппин начал программу массовой вакцинации «Денгваксией» в апреле 2016 года, которая включала приблизительно 830 тысяч детей, но приостановил программу в конце 2017 года. Остановка программы вакцинации произошла, когда Санофи Пастер обнародовала результаты вакцинации. Оказалось, что вакцина в какой-то степени защищала детей старшего возраста, но часто вредила здоровью детей младшего возраста, у которых не было иммунитета к вирусу денге[15]. Согласно рекомендациям ВОЗ существует повышенный риск госпитализации и развития тяжёлой формы лихорадки денге у серонегативных лиц, начиная примерно через 30 месяцев после получения первой дозы вакцины[16]. Серонегативными называются люди, не имеющие антител на определённый инфекционный агент. История получила широкую международную огласку как «Dengvaxia controversy» (также «Dengvaxia issue» или «Dengvaxia mess»)[17][18][19].
В настоящее время вакцина «Денгваксия», согласно информации Центра по предотвращению инфекционных заболеваний США (CDC), рекомендуется к применению только людям, серопозитивным по отношению к вирусу денге, то есть людям, которые уже сталкивались с соответствующим вирусом и выработали антитела[20]. Считается, что у этих людей вакцина предотвратит заболевание при встрече с новой инфекцией или ослабит тяжесть его течения. Однако поиски безопасной и эффективной вакцины против вируса денге продолжаются, и не исключено, что они увенчаются успехом[21][22].
С начала 2020 года, когда в мире стала стремительно распространяться эпидемия COVID-19[23], вызванная коронавирусом SARS-CoV-2, с 11 марта 2020 года охарактеризованная Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) как пандемия COVID-19[24][25], интерес к феномену антителозависимого усиления инфекции (ADE) многократно возрос. Это связано, в первую очередь, с заявленным началом разработки различными ведущими научными центрами вакцины против нового коронавируса, где одним из важнейших факторов, определяющих её безопасность, является отсутствие феномена ADE[26]. В России в 2012 году было издано «Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств (иммунобиологические лекарственные препараты)». В разделе «Феномен антителозависимого усиления инфекции при доклиническом изучении иммунобиологических лекарственных препаратов» приведён алгоритм исследования феномена ADE в клеточной культуре и в экспериментах с животными. Обсуждение проблемы антителозависимого усиления инфекции при разработке вакцин против SARS-CoV-2 и терапии моноклональными антителами подробно изложено в опубликованной работе в журнале Nature[27]. Так же эта проблема поднимается в другой статье в журнале Nature Biotechnology[28].
Феномен антителозависимого усиления инфекции описан для вирусов с геномом, несущим (+)-цепь РНК, включая коронавирусы[29][30][31][32][33]. У коронавирусов это явление вызывают антитела к шиповидному (S) белку. Не исключено, что антигенная изменчивость S-белка, которую могут вызывать разные варианты гликозилирования и/или смены конформаций, способствует ADE.[источник не указан 1006 дней]
Вирус инфекционного перитонита кошек (Feline infectious peritonitis (FIP) или (FIPV))[34][35] представляет собой альфа-коронавирус, которым часто заражаются как домашние, так и дикие кошки[36]. У многих животных заболевание проходит бессимптомно или вызывает слабое кишечное расстройство. Однако у некоторых кошек развивается перитонит, который почти всегда приводит к летальному исходу. Вирус FIPV существует в двух формах, которые называют биотипами или патотипами. Один из биотипов отвечает за бессимптомное заболевание, а другой за тяжёлое. Предполагается, что два биотипа различаются генетически, однако доказать эту гипотезу пока не удалось[35][37]. Поэтому в реальности окончательно не известно, чем отличаются биотипы. Вакцинация против FIPV может усугублять тяжесть заболевания и приводить к летальному исходу[38]. Эту проблему объясняют ADE, поскольку показано, что in vitro инфицирование макрофагов вирусом FIPV может быть инициировано моноклональными антителами, нацеленными на шиповидный S-белок[39][40]. Интересно, что в основном ADE вызывали антитела подкласса IgG2а, способные нейтрализовать вирус, в то время как протестированные антитела подкласса IgG1 не вызывали такого эффекта[40]. Вирусное заражение макрофагов и моноцитов in vitro наблюдали и с антителами из сывороток кошек, инфицированных вирусом[41]. Эффект ADE также объясняет, почему у половины кошек после экспериментального заражения FIPV развивается перитонит в случае, если их предварительно пассивно иммунизировали антивирусными антителами[42]. В некоторых странах производится вирусная вакцина против FIPV, основанная на аттенуированном вирусе и применяемая в форме капель для носа. Однако использование этой вакцины, как с точки зрения безопасности, так и эффективности, остаётся спорным вопросом[38][43]. Интересно, что вакцинация векторным конструктом, экспрессирующим N-белок вируса, приводит к лучшим результатам: при заражении вирусом вакцинированных большая часть кошек остаётся живыми[44].
Некоторые бета-коронавирусы способны провоцировать антителозависимое усиление инфекции. Это явление для вирусов SARS-CoV-1 и MERS-CoV, вызывающих соответственно тяжёлый острый респираторный синдром (SARS) и ближневосточный респираторный синдром (MERS), описано во множестве опубликованных работ[30][45][46][47][48]. Явление ADE было продемонстрировано как в клеточных культурах, так и у модельных животных, но не у человека. Считается, что S-белок вируса напрямую связан с этим явлением. Антитела, выработанные на вакцинный вариант вируса с одними антигенными детерминантами S-белка, могут утратить свойство нейтрализовать вирус при инфекции вирусами с видоизменённым белком. Такие антитела могут по-прежнему связываться с вирусом, но при этом иметь меньшую аффинность и образовывать менее стабильные комплексы по сравнению с комплексами, которые они образуют с «вакцинной» формой вируса. В результате комплекс антитело-вирус может выступать в качестве «троянского коня», помогая вирусу проникнуть в моноциты, макрофаги (а также другие иммунные клетки хозяина), запуская в этих клетках инфекционный процесс. Возможно, существует причинно-следственная связь между титром IgG антител к эпитопам шиповидного S-белка и системным воспалением у детей, заразившимся вирусом вторично. Например, на моделях приматов было показано, что IgG антитела к пептиду S597-603 S-белка для вируса SARS-CoV-1 вызывают производство антител, способных провоцировать ADE.[49]
Так, антитела к S-белку SARS-CoV-1 способствуют проникновению вируса в В-клетки[33][50], моноциты[46][47][51] и макрофаги[33][45][47]. В этих клетках вирус реплицируется, но не даёт продуктивной инфекции. Это может быть связано с тем, что заражаемые иммунные клетки не экспрессируют в достаточном количестве сериновых протеаз, необходимых для активации вирионов. Однако не исключено, что неактивные вирионы могут активироваться и становиться инфекционными при проникновении в клетки дыхательного эпителия, в мембранах которых присутствуют нужные для активации протеазы. В то же время, репликация вируса, даже без образования инфекционных вирионов, может приводить к массовой гибели иммунных клеток, несущих рецептор Fc𝛾RIIγ. ADE также провоцируют некоторые моноклональные антитела к S-белку SARS-CoV-1[51] и МERS-CoV[52].
Существуют примеры того, что антитела класса IgG на антигены S-белка SARS-CoV-1 вызывают тяжёлое повреждение лёгких, опосредованное макрофагами у макак[53]. Несмотря на то что вакцинация векторным конструктом[53] снижала вирусную нагрузку после заражения SARS-CoV-1, наличие IgG антител к S-белку у иммунизированных макак значительно усиливало воспалительное повреждение лёгких при реальной инфекции. Интересно, что вирусная инфекция после вакцинации антигенами S-белка других модельных животных приводила к сходным негативным результатам. Например, у хорьков при встрече с реальной вирусной инфекцией SARS-CoV-1 после вакцинации рекомбинантной осповакциной, экспрессирующей S-белок, возникал тяжелый гепатит[54]. У мышей возникало тяжёлое лёгочное воспаление опять же при встрече с вирусной инфекцией после вакцинации инактивированным вирусом[55] или четырьмя другими вариантами вакцинного материала[56]. Вакцинация мышей векторными конструктами, экспрессирующими N-белок вируса SARS-CoV-1, также вызывала иммунопатологию при заражении животных инфекционным вирусом[57][58].
ADE может возникнуть в течение первичной инфекции или при повторном заражении после естественной инфекции. У кроликов, интраназально инфицированных MERS-CоV, развивалась лёгочная патология, характеризующаяся виремией и тяжёлым воспалением лёгких. При повторном заражении MERS-CоV, несмотря на наличие антител, кролики заболевали снова и повреждения лёгких были более тяжёлыми, чем во время первичной инфекции[59]. Инфекция вирусами SARS-CоV-1[56] или MERS-CoV[60] вызывала более тяжёлую пневмонию у вакцинированных животных, несмотря на высокий уровень специфических нейтрализующих антител. У людей иммунодоминантный эпитоп SARS-CoV-1 S-белка индуцировал продукцию как специфических нейтрализующих антител, так и антител, усиливающих инфекцию макрофагов in vitro[61].
Вирус | Тип вакцины | Вакцинация | Защита | Иммунопатология | Ссылка. |
Вирус MERS-CoV | |||||
Мышь | Инактивированный вирус | Без адъюванта | Да | Да | [63] |
Гидроокись алюминия | |||||
MF59 | |||||
Аденовирусный вектор | S1 | Да | Лёгочное периваскулярное кровотечение | [64] | |
S1 + CD40L | Да | Нет | |||
Вирус SARS-CoV | |||||
Мышь | Инактивированный вирус | Без адъюванта | Да | Да (лёгочная патология) | [56][65][66] |
Гидроокись алюминия | [55][56][65] | ||||
Антагонист TLR | Да | Слабовыраженная | [65] | ||
Адъювант дельта-инулина | Да | Нет | [56][66] | ||
Без адъюванта, старые мыши | Частичная | Да | [56] | ||
Гидроокись алюминия, старые мыши | |||||
ДНК-вакцина | Эти вакцины описаны в отдельном обзоре литературы | [56] | |||
Вектор из вируса восточного конского энцефалита | S-белок | ||||
Молодые мыши | Да | Нет | [57] | ||
Старые мыши | Частичная | ||||
N-белок | |||||
Молодые мыши | Нет | Да | [57] | ||
Старые мыши | |||||
Белки S и N | |||||
Молодые мыши | Да | Слабовыраженная | [57] | ||
Старые мыши | Нет | ||||
Вектор на основании вируса осповакцины | S-белок | Да | Нет | [58] | |
N-белок | Нет | Сильная пневмония | |||
Белки S и N | Да | ||||
Белки E и M | Нет | Нет | |||
Ещё вакцинные векторы | Ещё вакцинные разработки описаны в обзоре литературы | [56] | |||
Вирусоподобные частицы | Гидроокись алюминия | Да | Нет | [67] | |
Субъединичные вакцины | S-белок | ||||
Без адъюванта | Да | Да | [66][68] | ||
Гидроокись алюминия | |||||
Delta inulin adjuvant | Нет | [66][69] | |||
TLR-агонист | Нет | [69] | |||
S1 RBD | |||||
hFCA Адъювант | Да | Нет | [70] | ||
Белки | Ещё вакцинные разработки описаны в обзоре литературы | [68] | |||
Хорёк | Инактивированный вирус | Без адъюванта | Замедление развития инфекции, но повреждение многих органов неизвестной этиологии | [71] | |
Гидроокись алюминия | |||||
Аденовирусный вектор | Белки S и N | ||||
Интраназально | Замедление развития инфекции, но повреждение многих органов неизвестной этиологии | [71] | |||
Внутримышечно | |||||
Вектор на основании вируса осповакцины Анкара | S-белок | Частичное | Повреждение печени | [54] | |
Хомяк | Аттенуированный (ослабленный) вирус | Без адъюванта | Да | Слабовыраженная | [72] |
Инактивированный вирус | Без адъюванта | [73] | |||
AS01 | |||||
Субъединичная вакцина | Тример S-белка | ||||
Без адъюванта | Да | Нет | [50] | ||
Гидроокись алюминия | |||||
Приматы | Вектор вируса осповакцины Анкара | S-белок | Повреждение лёгких | [53] | |
Инактивированный вирус | Без адъюванта | Нет | Нет | [74] |
Существуют различные гипотезы о том, как происходит ADE, и вполне вероятно, что существует более одного механизма. Ниже описан механизм, который связан с FcγRII-рецепторами иммунных клеток и S-белком коронавирусов.
Было показано, что специфические антитела (IgG) при ADE формируют несовершенные, непрочные комплексы с вирусом, помогая ему заражать иммунные клетки хозяина, несущие рецептор Fc𝛾RII[31][46][47]. Клетки, экспрессирующие этот рецептор (FcγRII/СD32), представлены моноцитами, макрофагами, некоторыми категориями дендритных клеток и B-лимфоцитов. Комплекс антитела с вирусом связывается с Fc𝛾RII-рецептором и фагоцитируется СD32+ клетками[30][31][46][47][48][52]. В норме этот процесс приводит к разрушению вируса внутри иммунной клетки и выздоровлению. Однако при патологии вирус, освободившись от антитела, начинает репликативный цикл внутри поглотившей его иммунной клетки[31][45][46][47]. Этот процесс описан для разных альфа- и бета-коронавирусов, включая SARS-CoV-1[31][46][47][48]. Он может приводить к массовой гибели иммунных клеток и, как следствие этой гибели, вызывать цитокиновый шторм.
Специфические нейтрализующие антитела связывают вирус намного прочнее, и вирус полностью теряет способность инфицировать клетки. Более того, вирус, будучи внутри моноцита или макрофага, не может высвободиться после поглощения комплекса вирус-антитело и подвергается разрушению. Таким образом, комплекс вируса с специфическими нейтрализующими антителами приводит к элиминации вируса из организма, а комплекс с несовершенными антителами, у которых константа связывания (константа ассоциации, Ка) ниже по сравнению с нейтрализующими антителами, — к репликации вируса в клетках иммунной системы, усилению инфекции и возможному цитокиновому шторму.
Экспрессия двух видов рецепторов FcγRIIa и FcγRIIb, но не FcγRI или FcγRIIIa, индуцировала ADE, вызванное SARS-CoV-1[75]. При этом было показано, что тяжесть заболевания SARS зависит от аллельного полиморфизма FcγRIIa; у индивидуумов с изоформой FcγRIIa-рецептора, который взаимодействует как с IgG1, так и с IgG2, развивается более тяжёлое заболевание, чем у индивидуумов с изоформой FcγRIIa-рецептора, который связывается только с IgG2[76].
FcγRII-рецепторы связывают только IgG-антитела[77]. В некоторых экспериментах было показано, что ADE в основном вызывается антителами подкласса IgG2a, в то время как тестируемые антитела подкласса IgG1 не вызывали такого эффекта[78].
На основании анализа литературы[79] некоторые исследователи делают вывод о том, что для SARS-CoV-1, MERS-CoV существует универсальный механизм заражения иммунных клеток, который приводит к ADE. Только антитела, нацеленные на S-белок, но не на другие вирусные белки, способны формировать комплексы с коронавирусом, которые фагоцитируются иммунными клетками и провоцируют вирусную репликацию, вместо вирусного разрушения[30][45][52][61]. По всей видимости, S-белок отличается от других вирусных белков тем, что он способен менять иммунодоминантные антигенные детерминанты за счёт изменения конформации рецептор-связывающего домена (RBD) и типов гликозилирования.
В работе показано[52], что моноклональные нейтрализующие антитела, специфичные к RBD, опосредуют проникновение вируса MERS-CoV в иммунные клетки, функционально имитируя вирус-специфические рецепторы. Авторы считают, что антитела, направленные против других участков S-белка и не связанные с его конформационными изменениями, с меньшей вероятностью будут приводить к ADE. Также показан доза-зависимый эффект степени тяжести ADE от концентрации антител[52].
S-белок бета-коронавирусов существует в виде тримера и состоит из трёх цепей, каждая из которых, в свою очередь, образует две cубъединицы S1 и S2[80]. Субъединица S1 несёт рецептор-связывающий домен (RBD). Между субъединицами S1 и S2 находится сайт разрезания сериновыми протеазами.[81] Вирус приобретает способность инфицировать клетки только после того, как происходит протеолитическое расщепление и каждая молекула белка разделяется на две субъединицы. S1 может находиться в двух конформациях — открытой и закрытой. Биофизическое исследование структуры S-белка SARS-CoV-2 и анализ структуры с разрешением в 3.5 A показали, что наиболее часто встречается S-белок, у которого одна из молекул тримера RBD находится в открытой конформации[80].
Вакцинация векторным конструктом, экспрессирующим N-белок SARS-CoV-1, способствует развитию тяжёлой пневмонии у мышей после инфекции SARS-CoV-1[58]. Возможно, эта пневмония связана с ADE.[источник не указан 1005 дней]
Хотя возможен и другой механизм, так было показано, что N-белки SARS-CoV, MERS-CoV и SARS-CoV-2 могут связываться с сериновой протеазой MASP-2, которая участвует в пути активации комплемента. Связывание вызывает индуцированную белком гиперактивацию комплемента. Гиперактивация усугубляет индуцированную воспалительную пневмонию у мышей, поэтому можно предположить, что оно будет вызывать аналогичные проблемы у людей. Мотив N-белка (115—123) напрямую взаимодействует с MASP-2[82].
Патогенез заболеваний SARS и COVID-19, по мнению авторов некоторых работ[83][84][85][86][87][88][89], связан с ADE, проявляющемся в инфекции макрофагов, В-клеток и моноцитов. Авторы работ считают, что эта инфекция является ключевым шагом в развитии болезни и её эволюции от лёгкой формы до тяжёлой с критическими симптомами. ADE может объяснить наблюдаемое нарушение регуляции иммунитета, включая апоптоз иммунных клеток, способствующий развитию Т-клеточной лимфопении (лимфоцитопении)[90], воспалительный каскад с накоплением макрофагов и нейтрофилов в лёгких, а также цитокиновый шторм[79]. Ранее другие исследователи тоже высказывали похожую гипотезу в отношении SARS[33][91].
Вен Ши Ли и другие указали, что тяжесть заболевания и иммунный ответ связаны с вирусной нагрузкой нелинейно: «Пациенты с симптомами показали более высокие титры антител к SARS-CoV-2 и быстрее выводили вирус из верхних дыхательных путей». Они также отметили, что данные исследований свидетельствуют: «Т-клеточные ответы против SARS-CoV-2 могут быть обнаружены на высоком уровне при лёгких и бессимптомных инфекциях, тогда как сильные титры антител более тесно связаны с тяжёлым COVID-19». Они подчеркнули важность сбора информации о механизмах ADE при COVID-19 для обеспечения безопасности вакцин при их широком применении[88].
В пользу того, что антитела к S-белку могут вредить пациентам, вызывая ADE, говорит наблюдение, сделанное на малой группе пациентов из шести человек, три из которых выздоровели, а три умерли. Сравнительный анализ специфического гуморального ответа показал, что у пациентов, умерших от SARS-CoV-1-инфекции, нейтрализующие антитела к S-белку вырабатывались значительно быстрее, чем у выздоровевших людей[92]. Так было выявлено, что на 15-й день заболевания у пациентов, впоследствии умерших, титр антител к S-белку был значимо выше, чем у тех, кто впоследствии выздоровел. При этом, хотя титр нейтрализующих антител в течение заболевания у впоследствии умерших пациентов рос быстрее по сравнению с титром у впоследствии выздоровевших пациентов, он также быстрее падал. В то же время, у пациентов, которые впоследствии выздоровели, титр антител увеличивался медленнее, но вырастал до более высокого уровня и дольше держался на этом уровне. Такая динамика изменения титров антител была характерна как для IgM, так и IgG-антител[92]. Можно предположить, что у пациентов, впоследствии умерших, развилось антителозависмое усиление вирусной инфекции в тяжёлой форме и быстрая выработка антител к S-белку, которые не могли нейтрализовать вирус, способствовала этому. Возможно, замедленный рост титра способствовал выработке антител с более высокой константой связывания, соответствующей более прочным комплексам антиген-антитело, с аффинностью и авидностью, достаточными для нейтрализации вируса. Значимое превышение уровня антител у тяжёлых больных по сравнению с нетяжёлыми наблюдалось и на выборке из 325 пациентов в другой работе[93]. Такие же данные получили и другие исследователи на выборке из 347 больных SARS. Более того, было обнаружено, что у пациентов, впоследствии умерших, антитела появлялись раньше всего[94].
Первыми на антигенный импринтинг при разработке ВИЧ-вакцин ещё в начале 1990-х гг. в буквальном смысле «натолкнулись» P.L. Nara et al.[95] О существовании данного феномена они не подозревали. Их целью было расширение иммунного ответа на антигены ВИЧ в отношении вирусов близких серотипов различного географического происхождения. Введя шимпанзе гликопротеид gp120, полученный из штамма ВИЧ-1 IIIB, и проведя через 175 сут. повторную вакцинацию gp120, выделенным из штамма ВИЧ-1 RF, имеющего другое географическое происхождение, исследователи неожиданно для себя обнаружили рост титров антител к gp120 штамма IIIB и отсутствие защитного эффекта при заражении животных ВИЧ-1 RF. Проведённый ими ретроспективный анализ научной литературы показал, что феномен антигенного импринтинга уже был описан для других ретровирусных инфекций, в частности вызываемых вирусом висны у овец[96] и вирусом инфекционной анемии у лошадей[97].
При клиническом изучении протективного эффекта ВИЧ-вакцины, включающей в качестве антигенного компонента gp120.16, выделенный из ВИЧ-1 SF2, получены сходные результаты. Люди, вакцинированные такой вакциной и имеющие высокие титры антител к gp120.16, оказались восприимчивы к вариантам ВИЧ-1, циркулирующим в их популяции. При развитии у вакцинированных ВИЧ-инфекции, в сыворотке их крови преобладали антитела к gp120.16 ВИЧ-1 SF2, а не к такому же оболочечному гликопротеину вируса, вызвавшему инфекцию[98].
N. Larke et al.[99] в опытах на мышах обнаружили, что включение в экспериментальные ВИЧ-вакцины антигенных белков ВИЧ различных клад (clade), «глушит» индукцию Т-клеточных ответов на другие эпитопные варианты антигенов вируса. Феномен антигенного импринтинга обнаружен и при изучении иммунного ответа у ВИЧ-инфицированных пациентов. Выработка антител на ВИЧ у них имеет олигоклональный характер. Одновременно происходит нарушение соотношения κ/λ типов лёгких цепей антител, поддерживающееся в течение многих лет независимо от скорости прогрессирования заболевания. Ограниченные (restricted) и при этом стабильно поддерживающиеся антительные ответы на антигены ВИЧ у таких пациентов представляют собой одну из причин невозможности выработки плазмоцитами антител к ВИЧ-1, которые бы эффективно связывали сероварианты вируса, образовавшиеся в ходе персистирующего инфекционного процесса[100].
Разработка безопасной вакцины от малярии, эффективно блокирующей вторжение малярийного плазмодия (Plasmodium falciparum) в эритроциты человека, является очень важной задачей биотехнологии[101][102]. Особенно такая вакцина нужна для людей, длительно живущих в эндемичном по малярии регионе. Однако на пути создания безопасной и эффективной вакцины есть серьёзные препятствия, в том числе в виде антигенного импринтинга, который приводил у модельных животных к антителозависимому усилению инфекции, вызванному вакцинацией.
У малярийного плазмодия есть бесполые клеточные формы, которые получили название мерозоиты. Заражение человека начинается с укуса комара-переносчика. В момент и после укуса спорозоиты, которые представляют из себя определённую стадию развития малярийного плазмодия, из слюнных желёз комара проникают в кровь человека и с током крови добираются до печени, где внедряются в гепатоциты. В течение следующего периода времени в гепатоцитах происходит образование мерозоитов, представляющих из себя другую клеточную стадию развития малярийного плазмодия. Мерозоиты проникают в эритроциты и начинают размножаться бесполым путём. При разрыве эритроцитов мерозоиты попадают в кровь, что приводит к периодическим приступам лихорадки.
То, что перекрёстные иммунные реакции на возбудители малярии могут исказить репертуар Т- и В-клеток, индуцируемых малярийными спорозоитами и мерозоитами, и повлиять на индукцию защитного иммунитета в соответствии с концепцией антигенного импринтинга («первичного антигенного греха»), то есть ответить на вариант плазмодия, который вызвал инфекцию ранее, а не на тот, который присутствует в организме и размножается в данный момент, известно с начала 1990-х гг.[103].
Антигенному импринтингу при малярии способствует антигенное разнообразие поверхностных белков у спорозоитов и мерозоитов — следствие множественных точечных мутаций или вариаций числа, длины и последовательности аминокислотных повторов. Эти белки процессируются и презентируются антигенпрезентирующими клетками человека и активируют Т- и В-клетки. Отдельные клоны Т- и В-клеток могут стать доминирующими в иммунном ответе на последующие малярийные инфекции, но не обязательно этот ответ будет защитным[104].
Именно поверхностные белки мерозоитов являются важной мишенью для разработки вакцины. Благодаря работам R.J. Pleass et al. (2003),[105] удалось показать возможность создания противомалярийной вакцины на основе 19-кДа фрагмента белка MSP119, находящегося на поверхности мерозоитов. Связывание специфических антител с белком MSP119 может блокировать проникновение возбудителя малярии в эритроциты, активируя его уничтожение фагоцитами человека. Однако такой сценарий реализуется не всегда. Вакцинация белком MSP119 иногда предотвращает заболевание в популяции людей, а иногда она его усиливает. Опыты на мышиных моделях[106] помогли разобраться в проблеме. Исследователи на животных смоделировали ответ на вакцинацию рекомбинантным белком MSP119. Моделирование неожиданно показало, что заражению эритроцитов мышей малярийным плазмодием может способствовать образование антител к рекомбинантному белку MSP119, который содержала вакцина. Титр антител, после перенесённой мышами экспериментальной малярии, можно было повысить вакцинацией рекомбинантным белком MSP119. Однако действие, выполненное в обратном порядке, то есть сначала однократная инъекция рекомбинантного белка MSP119 (субоптимальная вакцинация), а затем инфицирование малярийным плазмодием, привело к образованию антител к MSP119, не обладающих протективным действием. Наоборот, эти антитела способствовали заражению мышей возбудителем малярии, так как имели изменённую специфичность. Антитела к MSP119 образовались, но они не обладали протективным действием и приводили к снижению естественного иммунитета к заражению возбудителем малярии. Похожие результаты были получены и в другой работе. Так, было показано, что антитела против поверхностных белков мерозоита усиливают его проникновение в эритроциты in vitro и in vivo[107]. Это происходит благодаря связыванию антител с рецептором комплемента 1 (СR1)[107], что говорит о тесной связи между феноменами антигенного импринтинга и антителозависимого усиления инфекции. Проблемы, связанные с разработкой противомалярийной вакцины, подробно описаны в обзоре литературы[108].
Трудности непрогнозируемости иммунных реакций у лиц, как живущих в эндемичных по малярии регионах, так и попавших туда без перенесённой малярии в прошлом, остались даже после установления роли белка MSP119 в иммунном ответе.
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.