Ученые из Института Пастера (Франция) обнаружили новую функцию антител против ВИЧ-1, применив передовые методы микроскопии к вирусным культурам in vitro.
Они обнаружили, что некоторые антитела, уже известные тем, что эффективно воздействуют на белок оболочки (Env) ВИЧ-1, могут предотвращать высвобождение вирусных частиц из инфицированных клеток, тем самым останавливая распространение вируса. Антитела имеют Y-образную форму, что позволяет им прикрепляться между инфицированной клеткой и вирусными частицами или непосредственно между вирусными частицами. Эта цепочка, состоящая из антител и вирусных частиц, предотвращает распространение вируса. Полученные данные свидетельствуют о том, что эти мощные антитела проявляют различные противовирусные активности в дополнение к нейтрализации. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.
Широко нейтрализующие антитела (bNAbs), нацеленные на белок оболочки вируса (Env), обладают значительным потенциалом для лечения ВИЧ-1. Первоначально они были выявлены в редких случаях у пациентов, чья сыворотка была способна подавлять многочисленные штаммы ВИЧ. Эти антитела проявляют множественную противовирусную активность. Помимо нейтрализации вируса, то есть предотвращения заражения им новых клеток, они также убивают инфицированные клетки. Поэтому их называют полифункциональными. Необходимо полностью понять объем этих противовирусных функций, чтобы более эффективно использовать существующие антитела или уточнить критерии отбора новых антител. Кроме того, полезно продолжить изучение полифункциональности анти-ВИЧ-1 антител, чтобы улучшить наше понимание роли, которую играют антитела, и таким образом бороться с другими вирусными инфекциями.
Изначально авторы пытались определить, способны ли антитела предотвратить производство вирусных частиц инфицированными клетками. Для этого они культивировали CD4 T-клетки (естественную мишень ВИЧ) in vitro с различными антителами в течение 24 часов. Затем они измерили количество вирусных частиц, произведенных клетками в культуральной среде, и количество вирусных частиц, оставшихся в клетках. В результате этих экспериментов ученые смогли продемонстрировать, что определенные антитела увеличивали количество вируса в клетках, но уменьшали его в культуральной среде. Это интригующее открытие навело их на мысль, что определенные антитела препятствуют высвобождению вирусных частиц, не предотвращая их производство.
Чтобы проверить эту теорию, ученые использовали различные методы микроскопии для наблюдения за производством клетками вирусных частиц. Сначала они исследовали клетки с помощью флуоресцентной микроскопии - метода, используемого для дифференциации вирусных белков. Это позволило им продемонстрировать, что инфицированные клетки накапливают большое количество зрелого вирусного белка. Этот вывод позволяет предположить, что в клетках накапливаются полноценные вирусные частицы. Чтобы определить точное местонахождение этих вирусных частиц была использована сканирующая электронная микроскопия для наблюдения за поверхностью инфицированных клеток. "Используя этот метод, мы заметили, что эти антитела (bNAbs) вызывают накопление вирусных частиц на поверхности клеток, образуя скопления и весьма нетипичные структуры", - комментирует Тимоте Брюль, соавтор исследования и научный сотрудник отдела вирусов и иммунитета Института Пастера.
Далее ученые применили метод трансмиссионной электронной микроскопии, что позволило им продемонстрировать, что антитела встраиваются между вирусными частицами и инфицированной клеткой, образуя кластер. Эксперименты с мутантными антителами впоследствии показали, что Y-образная форма антител создает эту кластерную структуру. Их "руки" способны соединять два вируса или один вирус с мембраной инфицированной клетки, а их точки прикрепления достаточно прочны, чтобы вызвать это явление. "Мы продемонстрировали, что только самые мощные антитела связывают вирусные частицы на поверхности инфицированных клеток. Попавшие в ловушку вирусные частицы больше не могут инфицировать новые клетки", - отмечает Брюль.
Эта работа выявила новую противовирусную активность для широко нейтрализующих анти-ВИЧ-1 антител, углубляет наше понимание механизма действия этих антител и объясняет их эффективность в клинических испытаниях. Сейчас ученые изучают антитела, направленные против других вирусов, включая SARS-CoV-2, чтобы определить, подавляют ли они распространение вируса с помощью аналогичного механизма.
