Cercetătorii Rockefeller explică modul în care tulpinile HIV evită anticorpii neutralizanți
Anticorpii neutralizanți pe scară largă (bNAbs) reprezintă unele dintre cele mai promițătoare noi tratamente pentru HIV, având potențialul de a înlocui administrarea zilnică a medicamentelor antiretrovirale.
Un studiu clinic recent, realizat cu bNAbs identificate și dezvoltate la Universitatea Rockefeller, a arătat că participanții care au primit o singură doză din două bNAbs au menținut o încărcătură virală aproape nedetectabilă timp de până la 20 de săptămâni, iar un alt participant a avut rezultate similare timp de aproximativ un an. Aceste rezultate sugerează un potențial viitor al controlului pe termen lung al virusului fără tratament.
Cu toate acestea, HIV-1 este extrem de divers din punct de vedere genetic și foarte adept în a dezvolta rezistență față de anticorpii neutralizanți. Mecanismele prin care virusul scapă de bNAbs rămân parțial neînțelese în rândul diferitelor tulpini HIV-1. O mai bună înțelegere a modului în care diferite tulpini răspund la aceste terapii emergente este esențială pe măsură ce utilizarea bNAbs se extinde.
Recent, cercetătorii de la Rockefeller au realizat cea mai cuprinzătoare evaluare de până acum a modului în care HIV-1 poate evita bNAbs. Folosind mii de experimente de selecție virală paralele, combinate cu analize bioinformatică și validare experimentală, echipa condusă de Paul Bieniasz și Theodora Hatziioannou a descoperit mutații virale care fac tulpinile HIV-1 rezistente la două bNAbs, 3BNC117 și 10-1074.
Totuși, nu toate mutațiile care conferă rezistență sunt la fel: unele necesită doar o singură modificare a aminoacizilor, în timp ce altele implică mecanisme moleculare mai complexe.
„Am constatat că majoritatea tulpinilor virale pot scăpa de neutralizarea bNAb, dar există o variație semnificativă în probabilitatea de a face acest lucru și în mecanismele care facilitează acest lucru”, a spus Alex Stabell.
„Cunoașterea modului în care diferite tulpini ale virusului răspund la terapiile bNAb de vârf va îmbunătăți semnificativ capacitatea noastră de a anticipa dacă o anumită terapie va fi eficientă pentru pacienți individuali”, a adăugat Bieniasz. „Iar dacă putem identifica anticorpi neutralizanți pe scară largă de la care majoritatea tulpinilor au dificultăți mari în a scăpa, putem crea tratamente mai robuste.”
HIV-1 este un virus extrem de adaptabil, angajându-se într-o bătălie evolutivă pe scară mică cu anticorpii produși de persoanele infectate. Spre deosebire de virusul rujeolic, care s-a predat sistemului imunitar uman, ducând la succesul copleșitor al vaccinului, HIV-1 s-a dovedit a fi rezistent la prevenirea prin vaccinare. Prevenirea prin alte metode, inclusiv terapia cu medicamente antiretrovirale, a fost de-a lungul timpului cea mai bună opțiune.
Cu toate acestea, între 1% și 5% dintre persoanele infectate cu HIV-1 au o „superputere”: ele produc în mod natural anticorpi neutralizanți pe scară largă activi împotriva celor mai multe tulpini HIV-1. De la acești indivizi, Michel Nussenzweig și Marina Caskey de la Rockefeller au izolat bNAbs pe care le-au denumit 3BNC117 și 10-1074. Aceasta a dus la dezvoltarea unui tratament care utilizează ambele anticorpi, deoarece aceștia interacționează cu diferite părți ale învelișului viral, având rezultate promițătoare.
Experții în HIV-1 din laboratorul Bieniasz-Hatziioannou și-au propus să investigheze cum diferite tulpini HIV-1 reacționează în fața acestor bNAbs. Până acum, doar câteva mutații de rezistență au fost identificate în număr limitat de tulpini virale. Cercetătorii și-au dorit să extindă acest număr pentru a reprezenta diversitatea virală globală.
„Nimeni nu a încercat să facă acest lucru la o astfel de scară până acum”, a afirmat Hatziioannou.
Stabell a dezvoltat o metodă care le-ar permite să studieze căile mutaționale de evadare printre 15 tulpini de HIV-1 provenite din întreaga lume. Scopul era de a identifica mutațiile care contribuie la propensiunea fiecărei tulpini de a dezvolta rezistență.
Pipeline-ul dezvoltat de Stabell a început prin creșterea unor cantități mari de virus în culturi celulare. Erorile de replicare creează în mod natural o populație diversă de virusuri, unele dintre acestea având, din întâmplare, mutații de rezistență. Aceste populații au fost utilizate pentru a iniția mii de experimente de selecție paralele cu concentrații variate de bNAbs. Virusurile care au reușit să se răspândească în prezența bNAbs au fost izolate și secvențiate. Procesarea bioinformatică personalizată a generat o listă de mutații de rezistență presupuse, care au fost ulterior validate experimental pentru fiecare tulpină virală.
Utilizând această metodă, denumită RISC (identificarea rezistenței prin selecție și clonare), echipa a descoperit peste 100 de mutații de evadare bNAb în rândul celor 15 tulpini virale testate, extinzând dramatic numărul cunoscut. Surprinzător, s-a constatat că, în majoritatea cazurilor, o singură modificare a aminoacizilor ar putea fi suficientă pentru a conferi rezistență. Acest lucru s-a dovedit a fi adevărat pentru 12 din cele 15 virusuri testate împotriva anticorpului 3BNC117 și pentru toate cele nouă testate împotriva 10-1074.
„A fost surprinzător că, de fapt, este destul de ușor pentru majoritatea tulpinilor HIV să scape de acești anticorpi speciali”, a afirmat Bieniasz. „Dar acest lucru nu este adevărat pentru toate tulpinile – câteva cu care Alex a lucrat au avut nevoie de multiple substituții ale aminoacizilor sau de modalități neobișnuite de replicare pentru a scăpa.”
„Bariera genetică pentru rezistență a fost mai mare pentru aceste virusuri”, a adăugat Stabell. „Unul dintre obiectivele terapiilor de astăzi nu este doar de a avea tratamente care să fie eficace temporar, ci de a avea această barieră genetică ridicată.”
Au fost identificate și un număr surprinzător de mutații care apar în afara epitopului de pe învelișul viral recunoscut de bNAbs care vizează locul de legare CD4, cum ar fi 3BNC117. (10-1074 vizează o țintă mai variabilă, ceea ce ar putea explica de ce este mai ușor de evitat.)
„Acestea au fost foarte proeminente și neașteptate”, a spus Hatziioannou. „Nimeni nu ar fi prezis că acestea ar afecta sensibilitatea bNAb.”
În viitor, echipa va folosi metoda lui Stabell pentru a descoperi mutații de rezistență la alte bNAbs, precum și la combinații ale acestora.
„HIV-1 se mută atât de repede, iar diversitatea din
