Các nhà nghiên cứu xác định các protein hữu ích nhất cho phát triển vắc-xin HIV hiệu quả

Kể từ khi được xác định là nguyên nhân gây ra Hội chứng suy giảm miễn dịch mắc phải (AIDS) vào năm 1984, vi rút gây suy giảm miễn dịch ở người (HIV) đã lây nhiễm cho hơn 80 triệu người và gây ra khoảng 40 triệu ca tử vong trên toàn thế giới, theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO). ). Hiện tại, WHO báo cáo có hơn 38 triệu người trên toàn cầu sống chung với retrovirus và mỗi năm có thêm 1 triệu trường hợp mới được chẩn đoán. Trong khi điều trị bằng thuốc kháng vi-rút giúp kiểm soát HIV, bệnh nhân phải tiếp tục dùng thuốc để ngăn ngừa sự phát triển của AIDS.

Các nhà khoa học đã dành nhiều năm để cố gắng phát triển một loại vắc-xin HIV hiệu quả, nhưng chưa có loại vắc-xin nào được chứng minh là thành công. Dựa trên những phát hiện từ một nghiên cứu được công bố gần đây, một nhóm nghiên cứu do Johns Hopkins Medicine dẫn đầu có thể đã đưa khoa học tiến một bước gần hơn đến mục tiêu đó.

Công trình của họ lần đầu tiên xuất hiện trực tuyến vào ngày 14 tháng 4 năm 2023 trên Tạp chí Y học Thực nghiệm và sẽ được xuất bản chính thức trong số ra ngày 3 tháng 7 năm 2023.

Sử dụng một kỹ thuật phòng thí nghiệm được tạo ra tại Johns Hopkins Medicine vào năm 2010, các nhà nghiên cứu của nghiên cứu đã tái tạo môi trường tế bào trong đó các tế bào miễn dịch chuyên biệt được gọi là tế bào trình diện kháng nguyên (APC) phá vỡ các protein có nguồn gốc từ HIV và khiến chúng có thể nhìn thấy được ("trình bày") với hệ thống miễn dịch. tiền tuyến phòng thủ, các tế bào được gọi là tế bào lympho T CD4+ hoặc tế bào T hỗ trợ.

"Phương pháp đơn giản của chúng tôi, được gọi là quá trình xử lý kháng nguyên không có tế bào khử, tái tạo trong ống nghiệm các sự kiện phức tạp xảy ra trong hệ thống miễn dịch của con người như một phản ứng với các kháng nguyên, những kẻ xâm lược nước ngoài đối với cơ thể như vi rút như HIV," tác giả nghiên cứu cao cấp cho biết Scheherazade Sadegh-Nasseri, Ph.D., giáo sư bệnh học tại Trường Y khoa Đại học Johns Hopkins. "Khi các APC nhai protein từ một kháng nguyên và trình bày các mảnh vỡ, được gọi là các epitope kháng nguyên, trên bề mặt của chúng, các epitope này sẽ hiển thị đối với các tế bào T trợ giúp và bắt đầu phản ứng miễn dịch."

Sadegh giải thích: "Nếu chúng ta có thể xác định được epitope nào là 'miễn dịch trội' - những chất tạo ra phản ứng mạnh nhất của hệ thống miễn dịch đối với vi-rút - thì chúng ta có thể có các thành phần thiết yếu cho công thức đã tìm kiếm từ lâu để tạo ra vắc-xin HIV hiệu quả". -Nasseri.

Các epitope chiếm ưu thế miễn dịch có cấu trúc khớp độc đáo giống như khóa và chìa khóa với protein bề mặt tế bào trên APC được gọi là phân tử tương hợp mô chính hoặc MHC.

"Nếu bạn nghĩ về một epitope HIV như một chiếc bánh mì kẹp xúc xích và MHC như một chiếc bánh bao, thì 'bữa ăn' là thứ được đưa đến các tế bào T CD4+," tác giả chính của nghiên cứu Srona Sengupta, MD/Ph.D, cho biết. ứng cử viên về miễn dịch học tại Trường Y Đại học Johns Hopkins. "Các tế bào T có thể nhận ra phức hợp epitope-MHC của HIV khi có ngoại lai được kích hoạt và báo hiệu cho các tế bào B - một loại tế bào miễn dịch khác tạo ra kháng thể, trong trường hợp này là đặc hiệu với HIV. Các kháng thể liên kết với vi rút, phá hủy các tế bào đã bị nhiễm bệnh hoặc ngăn ngừa HIV xâm nhập vào những người không bị nhiễm bệnh - các chức năng chính của một loại vắc-xin hiệu quả."

Sadegh-Nasseri cho biết những nỗ lực trước đây để lập bản đồ và xác định các epitope có ưu thế miễn dịch mong muốn đã được chứng minh là không đáng tin cậy.

Sadegh-Nasseri cho biết: "Các phương pháp truyền thống sử dụng hệ thống 'brute-force' trong đó các peptide tổng hợp đại diện cho các phần của protein HIV thực sự được thử nghiệm với hy vọng rằng một số sẽ kích thích phản ứng miễn dịch và hướng các nhà nghiên cứu đến các epitope cần thiết để phát triển vắc-xin". "Chiến lược này không chỉ thành công hay thất bại, mà phương pháp này còn không cho phép các tương tác hóa học và phân tử trong thế giới thực có thể ảnh hưởng đến cách thức sản xuất và hoạt động của các văn bia."

Bà giải thích, đây là lý do chính giải thích tại sao một loại vắc-xin HIV hiệu quả vẫn khó nắm bắt.

Sadegh-Nasseri cho biết: "Hệ thống xử lý kháng nguyên không có tế bào của chúng tôi tái tạo cách thức các epitope thực sự được xử lý trong môi trường tế bào của APC và được trình bày, bao gồm mọi yếu tố ảnh hưởng có thể xuất hiện."

"Điều này cho phép chúng tôi nghiên cứu gần như toàn bộ hệ protein của HIV [tất cả các protein do virus tạo ra] và xác định rõ ràng các epitope được chọn để trình diện cho các tế bào T CD4+ bởi một protein chaperone có tên là HLA-DM," Sengupta nói. "Điều đó quan trọng bởi vì chúng tôi biết rằng các epitope HIV được xử lý và chỉnh sửa bởi HLA-DM là chất chiếm ưu thế miễn dịch."

Sengupta cho biết thêm rằng 35 văn bia được xác định trong các nghiên cứu gần đây chưa từng được biết đến trước đây.

Các nhà nghiên cứu nói rằng phân tích của họ bằng cách sử dụng hệ thống xử lý kháng nguyên không có tế bào cho thấy ba phát hiện quan trọng: (1) các epitope được xác định thực sự được tạo ra ở những người dương tính với HIV và dẫn đến sự phát triển của các tế bào T CD4+ ghi nhớ (các tế bào miễn dịch ghi nhớ một kháng nguyên cho các cuộc gặp gỡ trong tương lai); (2) hệ thống xử lý có thể rất hữu ích trong việc dự đoán phần nào của kháng nguyên protein HIV có thể tạo ra các epitope chiếm ưu thế miễn dịch có thể được đưa vào vắc-xin mới; và (3) việc hệ thống sử dụng các protein tự nhiên có chiều dài đầy đủ đảm bảo rằng các tác động của bất kỳ ảnh hưởng nào từ môi trường tế bào (chẳng hạn như những ảnh hưởng gây ra sự biến đổi của các biểu mô vi rút sau khi các tế bào chủ bị nhiễm bệnh đã tạo ra chúng) đều được tính đến.

Sadegh-Nasseri và Sengupta cho biết các công nghệ phân tích hiện tại thiếu khả năng như vậy.

Sengupta cho biết: “Thật thú vị, chúng tôi đã xác định được một số epitope đã được biến đổi bởi các nhóm đường, một phát hiện có khả năng quan trọng đối với các nhà phát triển vắc xin, nhưng một phát hiện mà phân tích truyền thống sẽ bỏ qua”.

Sadegh-Nasseri và Sengupta nói rằng nhóm của họ sẽ tiếp tục hoàn thiện hệ thống xác định văn bia chiếm ưu thế miễn dịch và sử dụng dữ liệu từ các phân tích trong tương lai để nâng cao khả năng của các nhà phát triển vắc-xin trong việc thiết kế các biện pháp bảo vệ mạnh mẽ và hiệu quả không chỉ chống lại HIV mà còn cả SARS-CoV- 2 (vi-rút gây ra COVID-19) và các mầm bệnh vi-rút khác.

Theo Science daily