Вирусы гриппа A постоянно циркулируют у диких водоплавающих птиц по всему миру. У них выявлено 17 подтипов гемагглютинина (HA) и 9 подтипов нейраминидазы (NA) — двух ключевых белков на поверхности вируса. HA позволяет вирусу связываться с клеткой и проникать в нее, а внешняя часть HA содержит основные участки, которые распознают антитела.
Птичьи и человеческие вирусы гриппа отличаются тем, какие рецепторы они предпочитают: птичьи вирусы связывают α2,3-связанные сиалиновые кислоты, а человеческие — α2,6-связанные. Эта разница определяет, какие виды могут заразиться.
Особую тревогу вызывают подтипы A(H5) и A(H7), так как они могут эволюционировать в высокопатогенные вирусы птичьего гриппа и вызывать тяжелое заболевание с высокой смертностью. A(H5) линии A/goose/Guangdong/1/1996 впервые обнаружили в Гонконге в 1997 году. С тех пор вирус распространился по разным регионам и закрепился в популяциях домашней и дикой птицы. Вирусы этой линии заразили более 60 видов млекопитающих, привели к массовой гибели морских млекопитающих и к крупным вспышкам на молочных фермах США. Среди людей зарегистрировано более тысячи случаев инфекции, и почти половина закончилась летально.
Непрерывная циркуляция A(H5) привела к значительному генетическому и антигенному разнообразию гемагглютинина. Это осложняет разработку вакцин: Всемирная организация здравоохранения вынуждена дважды в год обновлять список кандидатов на вакцину. С 2006 года рекомендовано уже 48 вариантов, что показывает масштаб проблемы. Традиционные инактивированные вакцины требуют длительного производства — до шести месяцев — что делает население уязвимым перед заражением.
Для разработки более универсальных вакцин важно понять, как вирусы A(H5) менялись со временем и какие антигенные особенности они приобрели. Ученые из ведущих университетов мира создали высокодетализированную антигенную карту исторических, недавних и современных вирусов гриппа A(H5). Эта карта позволяет оценить, насколько сильно различаются вирусы между собой, и определить антигены, которые занимают центральное положение — то есть способны вызывать иммунный ответ против разных вариантов.
На основе этой карты ученые разработали вакцинные антигены с высокой иммуногенностью и широкой перекрестной реактивностью. Эксперимент на хорьках подтвердил, что такие антигены вызывают сильный иммунный ответ и обеспечивают защиту от гриппа.
Разработка центрального вакцинного антигена
Альтернативой непрерывному производству кандидатных вакцин является отбор или проектирование антигенов, вызывающих кросс-реактивные иммунные ответы. Среди антигенов, расположенных близко к центру карты, ученые выделили 12 вариантов с высокой реактивностью. Восемь из двенадцати вариантов могли связывать α2,6-связанные сиалиновые кислоты.
На основе этих наблюдений ученые сконструировали три кандидатных вакцинных антигена (CVA) — Vietnam, Indonesia и Anhui. Эти антигены приобрели двойной профиль связывания как с α2,3-, так и с α2,6-связанными сиалиновыми кислотами, и оказались ближе к центру карты, чем их исходные аналоги. После вакцинации хорьков все три антигена вызывали выработку антител, которые эффективно ингибировали гемагглютинацию у широкого спектра вирусов; наиболее сильный ответ антител продемонстрировал CVA-Anhui.
Дополнительные эксперименты выявили аминокислотную замену, повышающую стабильность CVA-Anhui при пассажах в куриных яйцах. Эту замену включили в окончательную конструкцию, получив антиген AC-Anhui, который располагался еще ближе к центру карты и был выбран для дальнейшей доклинической оценки.
Доклиническое исследование на хорьках
В эксперименте на хорьках ученые оценивали два аспекта: защитную эффективность вакцины AC-Anhui и влияние введенной аминокислотной замены на силу и широту ответа антител, ингибирующих гемагглютинацию (HI). Для проверки использовали два генетически и антигенно разных вируса — H5N1Гиза и H5N6Сычуань. Хорьков иммунизировали дважды с интервалом в 28 дней инактивированными вакцинами, содержащими либо центральный антиген AC-Anhui, либо его дикий вариант, либо HA вирусов H5N1Гиза и H5N6Сычуань; контролем служил физиологический раствор (PBS).
После бустерной вакцинации AC-Anhui формировал более сильный и широкий ответ антител HI, чем дикий аналог. Он также вызывал выработку антител против вирусов H5N1Гиза и H5N6Сычуань, тогда как дикий вариант — нет.
Через четыре недели после бустерной вакцинации хорьков заражали вирусами H5N1Гиза или H5N6Сычуань. При имитации вакцинации вирус H5N1Гиза вызывал максимальное среднее снижение массы тела на 11,4%, а также снижение активности, сопровождающееся повышенной частотой дыхания. В отличие от этого, у вакцинированных хорьков не было значительных изменений массы тела, уровня активности или клинического состояния. Вакцина с AC-Anhui и вакцина с HA H5N1Гиза препятствовали распространению H5N1 в мозг, тогда как вакцина с HA Anhui дикого типа — нет.
При заражении более вирулентным H5N6Сычуань вакцина AC-Anhui снова снижала тяжесть заболевания, уровни вируса в дыхательных путях и предотвращала экстрареспираторное распространение вируса. По большинству показателей она превосходила вакцину с HA Anhui дикого типа и была сопоставима с вакциной с HA H5N6Сычуань.
Источник
A vaccine central in A(H5) influenza antigenic space confers broad immunity
