5 курс / Госпитальная педиатрия / Хоффман,_Кампс_Лечение_ВИЧ_инфекции,_2009

1 Базовые сведения

Пролиферация и активация ЦТЛ регулируется антиген-специфичными T-хелперами. Начало АРТ во время острой ВИЧ-1-инфекции способствует сохранению ВИЧ-1-специфичного ответа лимфоцитов CD4, который не обнаруживается на стадии хронической инфекции (Rosenberg, 1997). ВИЧ-специфичные Т-лимфоциты CD4 в основном распознают эпитопы белков Gag и Nef (Kaufmann, 2004). ВИЧ-1 поражает в первую очередь активированные лимфоциты CD4, а поскольку ВИЧ-1-специфичные лимфоциты входят в число первых клеток, активируемых в ходе ВИЧ-1-инфекции, они становятся первыми жертвами инфекции (Douek, 2002). Поэтому пока неясно, является ли утрата ВИЧ-1-специфического цитотоксического ответа первичной (т. е. она является следствием функциональной несостоятельности самих ЦТЛ), или она вторична (как следствие нарушения регуляции со стороны специфичных T-хелперов CD4 по причине уменьшения их количества).

В последние годы велось множество разработок лечебных вакцин, большинство из которых тестировались на макаках-резусах, инфицированных вирусом иммунодефицита обезьян. С помощью вакцины исследователи пытались вызвать ВИО-специфический цитотоксический иммунный ответ, который бы изменил естественное течение инфекции. Недавно Lu и соавт. опубликовали обнадеживающие результаты экспериментов на инфицированных ВИО мака- ках-резусах, которым вводили аутологичные дендритные клетки, обработанные инактивированным вирусом (Lu, 2003). По сравнению с контрольной группой у вакцинированных обезьян отмечено выраженное снижение вирусной нагрузки и развитие специфического гуморального и клеточного иммунного ответа. Сейчас проходит предварительное испытание вакцины в группе из 18 ВИЧ-инфицированных со стабильной вирусной нагрузкой, которые не получали антиретровирусные препараты. Этим пациентам ввели вакцину из аутологичных дендритных клеток моноцитарного происхождения, обработанных инактивированным аутологичным вирусом. В последующие 112 дней медиана снижения вирусной нагрузки составила 80%, и у 8 пациентов низкая вирусная нагрузка сохранялась более года. Параллельно были выявлены gagспецифичные лимфоциты CD8 и ВИЧ-1-специфичные лимфоциты CD4, продуцирующие интерферон-γ и ИЛ-2 (Lu, 2004). Создание лечебных вакцин на основе аутологичных дендритных клеток, по-видимому, является перспективным методом иммунотерапии, однако необходимо проведение дальнейших контролируемых клинических исследований.

Помимо цитотоксического действия на ВИЧ-1-инфицированные клетки, лимфоциты CD8, выделенные от ВИЧ-1-инфицированных, обладают выраженной гуморальной ингибиторной активностью в отношении ВИЧ-1, подавляя репликацию ВИЧ-1 в аутологичных и аллогенных культурах клеток (Walker, 1986). Несмотря на многочисленные попытки, гуморальный фактор, условно обозначенный аббревиатурой CAF (CD8 antiviral factor [противовирусный фактор лимфоцитов CD8]), пока идентифицировать не удалось. Возможно, что хотя бы отчасти гуморальная активность против ВИЧ-1 связана с хемокинами, в частности с MIP-1α, MIP-1β, RANTES (Cocchi, 1995), ИЛ-16 (Baier, 1995), хемокином MDC (macrophage-derived chemokine [хемокин, выделяемый макрофагами] (Pal, 1997) и дефенсинами.

3.5. Роль Т-хелперов 1-го и 2-го типа в иммунном ответе против ВИЧ

В зависимости от набора секретируемых цитокинов лимфоциты CD4 делят на T-хелперы 1-го и 2-го типа. T-хелперы 1-го типа вырабатывают в основном интерлейкин-2 (ИЛ-2) и интерфе- рон-γ. Эти цитокины стимулируют эффекторные функции иммунной системы (цитотоксические T-лимфоциты, НК, макрофаги). T-хелперы 2-го типа вырабатывают преимущественно ИЛ-4, ИЛ-10, ИЛ-5 и ИЛ-6. Эти цитокины активируют гуморальный иммунный ответ. Цитокины, вырабатываемые T-хелперами 1-го типа, необходимы для образования пула ЦТЛ, поэтому появление ВИЧ-специфичных T-хелперов 1-го типа рассматривают как эффективную защитную реакцию иммунной системы. Исследования in vitro показали, что после стимуляции вирусными антигенами env (gp120/gp160) и пептидами T-лимфоциты контактировавших с ВИЧ, но не заразившихся людей секретировали ИЛ-2, а контрольные T-лимфоциты, полученные от не контактировавших с ВИЧ лиц — нет (Clerici, 1991). Подобные результаты были получены также при исследовании T-лимфоцитов, взятых у медицинских работников, уколовшихся инфицированной иглой, и у новорожденных, родившихся от ВИЧ-инфицированных матерей.

60

Хотя это может свидетельствовать о защитной роли T-хелперов 1-го типа, следует учесть и другую возможность: подобный иммунный ответ мог быть вызван контактом с дефектными вирусными частицами, не способными вызывать инфекцию, и поэтому не обязательно подразумевает защиту от способного к репликации вируса.

3.6. Специфический гуморальный иммунный ответ против ВИЧ-1

Влияние специфического гуморального иммунного ответа на течение ВИЧ-инфекции изучено в меньшей степени.

В экспериментах с ВИО инъекция смеси различных нейтрализующих антител предотвращала развитие инфекции после попадания вируса на слизистую оболочку (Ferrantelli, 2004), следовательно, наличие гуморального иммунного ответа с широким спектром антител способно обеспечить защиту от заражения. Поэтому при разработке профилактической вакцины против ВИЧ следует помнить о необходимости стимуляции выработки ВИЧ-специфических антител. При уже развившейся инфекции, напротив, снижение количества B-лимфоцитов путем введения моноклональных антител к В-лимфоцитам не влияло на концентрацию вирусной РНК (ВИО) в крови обезьян (Schmitz, 2003).

Медленное прогрессирование иммунодефицита наблюдалось у пациентов с высокими титрами антител к p24 (Hogervorst, 1995), стабильными титрами нейтрализующих антител к первичным и аутологичным штаммам вируса (Montefiori, 1996) и отсутствием антител к некоторым эпитопам gp120 (Wong, 1993).

У пациентов с длительным непрогрессирующим течением инфекции часто обнаруживается широкий спектр нейтрализующих антител к ряду первичных штаммов и стабильные титры нейтрализующих антител против аутологичного штамма вируса. Пока неясно, играют ли нейтрализующие антитела защитную роль или просто отражают сохранность относительно интактной иммунной системы. К числу людей с высоким риском ВИЧ-1-инфекции — контактировавших с ВИЧ-1, но не заболевших — по определению относят лиц, у которых не определяются антитела к ВИЧ-1. Это определение подразумевает, что системный гуморальный ответ, возможно, не играет ведущей роли в защите от инфекции. У этих людей на слизистых обнаруживаются секреторные IgA к белкам ВИЧ-1, которые не выявляются обычными серологическими методами (Saha, 2001). Таким образом, защита от ВИЧ-1-инфекции может обеспечиваться местными секреторными IgA, а не циркулирующими IgG. Кроме того, получены некоторые доказательства того, что определенные антитела к ВИЧ-1 способны облегчать проникновение вируса в лимфоциты CD4.

Наличие нейтрализующих антител у ВИЧ-1-инфицированных подтверждено рядом исследований, проведенных в разное время. Однако их выработка запаздывает: к моменту появления

вплазме антител к запустившим гуморальный ответ штаммам успевают возникнуть новые штаммы вируса, которые не способны связываться этими нейтрализующими антителами, хотя

вплазме присутствуют и «старые» вирусы, чувствительные к выработавшимся антителам. Таким образом, гуморальный ответ напоминает игру в догонялки — часть популяции вируса постоянно ускользает от антител. Возможно, дальнейшее изучение механизмов «ускользания» вируса от гуморального ответа позволит разработать новые способы воздействия на вирус.

Несколько лет назад были предприняты попытки переливания плазмы от ВИЧ-инфицирован- ных с ранними стадиями ВИЧ-1-инфекции ВИЧ-1-инфицированным с поздними стадиями ВИЧ-1-инфекции, однако это не привело к заметным изменениям течения болезни (Jacobson, 1998). Применение с лечебной целью нейтрализующих антител с определенной специфичностью, по-видимому, более перспективно, поскольку у нескольких пациентов с острой и хронической ВИЧ-1-инфекцией введение нейтрализующих антител после прекращения антиретровирусной терапии привело к подавлению вирусной нагрузки по крайней мере на короткое время (Trkola, 2005). Было установлено, что в антительной защите против ВИЧ-1 важную роль играют Fc-рецепторы, но не связывание комплемента (Hessel, 2007), а некоторые нейтрализующие антитела распознают участок связывания с CD4 на гликопротеине gp120 (Li, 2007).

61

1 3. Патогенез ВИЧ-1-инфекции

1 Базовые сведения

3.7. Вакцина против ВИЧ-1?

Расширение знаний в области патофизиологии ВИЧ-1-инфекции позволяет не только совершенствовать антиретровирусную терапию, но и открывать новые перспективы в лечении ВИЧ- 1-инфекции, включающие применение цитокинов (например, ИЛ-2) и лечебную вакцинацию. Однако самой важной задачей, для решения которой требуется дальнейшее изучение иммунопатогенеза ВИЧ-1-инфекции, остается создание профилактической вакцины, которую необходимо создать как можно скорее для прекращения эпидемии.

Данные о случаях опасного контакта с ВИЧ-1 без последующего заражения и наличие ВИЧ-1- инфицированных с длительным непрогрессирующим течением заболевания свидетельствуют о том, что наряду с генетической предрасположенностью ВИЧ-1-специфические защитные иммунные механизмы потенциально способны обеспечить протективный (защитный) и даже превентивный (профилактический) иммунитет. Результаты экспериментов на животных показали, что полноценная иммунная защита может быть сформирована на фоне адекватной стимуляции. У низших приматов стимуляция ВИЧ-1-специфического клеточного иммунного ответа, опосредованного лимфоцитами CD8, приводила к улучшению течения заболевания. С другой стороны, уменьшение количества лимфоцитов CD8 у низших приматов in vivo с помощью моноклональных антител приводило к росту вирусной нагрузки. Введение низшим приматам иммуногенов, стимулирующих образование нейтрализующих антител, предотвращало инфицирование гомологичным штаммом вируса. Введение нейтрализующих антител неинфицированным приматам или мышам линии SCID с пересаженными человеческими клетками способно предотвратить инфицирование гомологичным штаммом ВИЧ.

Спектр направлений разработки вакцин против ВИЧ включает применение пептидов или белков ВИЧ, вирусных или бактериальных векторов, «обнаженной» ДНК, псевдовирионов или живых аттенуированных (ослабленных) штаммов ВИЧ. Дискуссия о том, какой именно протективный иммунитет должна в первую очередь формировать вакцина — гуморальный или клеточный, привела к общему мнению, что защиту обеспечивают оба звена иммунитета в равной мере.

Ингибирующее действие многих нейтрализующих антител в отношении первичных изолятов ВИЧ либо отсутствует, либо недостаточно выражено. Главная проблема кроется в высокой вариабельности вирусного гликопротеина gp120. Кроме того, эпитопы gp120 могут избыточно гликозилироваться; этот механизм позволяет вирусу по крайней мере на некоторое время «спрятать» определенные иммунодоминантные структурные домены от распознавания иммунной системой (Chen, 2005; Derdeyn, 2005). Кроме того, не получено доказательств, что иммунный ответ, опосредованный ЦТЛ, способен защитить неинфицированного человека от заражения ВИЧ. Примечательно сообщение Altfeld, опубликованное в 2002 году. В нем приводятся данные о наблюдении за ВИЧ-инфицированным пациентом, начавшим принимать АРТ во время первичной (острой) инфекции. У этого пациента сформировался хорошо выраженный иммунный ответ против ВИЧ, опосредованный ВИЧ-специфичными Т-лимфоцитами CD8 (ЦТЛ). За этим иммунным ответом велось тщательное наблюдение с проведением экспериментов in vitro. Сильный иммунный ответ, опосредованный ЦТЛ, оказался не способен предотвратить суперинфекцию вторым штаммом ВИЧ несмотря на наличие у вируса эпитопов, перекрестно реагирующих с ЦТЛ пациента.

Спор о том, каким образом лучше отслеживать формирование и оценивать эффективность протективного иммунного ответа, пока не окончен. Какой показатель лучше отражает степень иммунной защиты, опосредованной ЦТЛ — их цитолитическая активность или уровень продукции цитокинов in vitro? Как результаты тестов in vitro соотносятся с уровнем защиты in vivo? Несмотря на все предпринятые усилия, путь до создания эффективной и универсальной профилактической вакцины против ВИЧ еще очень долог и труден.

62

Литература

Ahuja SK, Kulkarni H, Catano G, et al. CCL3L1-CCR5 genotype influences durability of immune recovery during antiretroviral therapy of HIV-1-infected individuals. Nat Med 2008; 14:413-20.

Altfeld M, Allen TM, Yu XG, et al. HIV-1 superinfection despite broad CD8+ T-cell responses containing replication of the primary virus. Walker. Nature. 2002; 420: 434-9.

Anzala AO, Ball TB, Rostron T, O’Brien SJ, Plummer FA, Rowland-Jones SL. CCR2-64I allele and genotype association with delayed AIDS progression in African women. Lancet 1998, 351: 1632-3.

Appay V, Nixon DF, Donahoe SM et al. HIV-specific CD8+ T cells produce antiviral cytokines but are impaired in cytolytic function. J Exp Med 2000; 192: 63-75.

Arthos J, Cicala C, Martinelli E et al. HIV-1 envelope protein binds to and signals through integrin α4β7, the gut mucosal homing receptor for peripheral T cells. Nat Immunol 2008; 9: 301-309.

Baier M, Werner A, Bannert N, Metzner K, Kurth R. HIV suppression by interleukin-16. Nature 1995, 378: 563.

Banda NK, Bernier J, Kurahara DK, et al. Cross-linking CD4 by HIV gp120 primes T cells for activation induced apoptosis. J Exp Med 1992, 176: 1099-106.

Barre-Sinoussi F, Chermann JC, Rey F, et al. Isolation of a T-lymphotropic retrovirus from a patient at risk for AIDS. Science 1983, 220: 868-71.

Bevan MJ. Helping the CD8(+) T-cell response. Nat Rev Immunol 2004; 4: 595-602.

Brenchley JM, Price DA, Schacker TW, et al. Microbial translocation is a cause of systemic immune activation in chronic HIV infection. Nat Med 2006; 12: 1365-71.

Carrington M, Nelson GW, Martin MP, et al. HLA and HIV-1: heterozygote advantage and B*35-Cw*04 disadvantage. Science 1999: 12, 28: 1748-52.

Chan DC, Fass D, Berger JM, Kim PS. Core structure of gp41 from the HIV envelope glycoprotein. Cell 1997, 89: 263-73.

Chen B, Vogan EM, Gong H, Skehel JJ, Wiley DC, Harrison SC. Structure of an unliganded simian immunodeficiency virus gp120 core. Nature 2005; 433: 834-41.

Chiu YL, Soros VB, Kreisberg JF, Stopak K, Yonemoto W, Greene WC. Cellular APOBEC3G restricts HIV-1 infection in resting CD4+ T cells. Nature 2005; 435: 108-14. Epub 2005 Apr 13.

Chun TW, Carruth L, Finzi D, et al. Quantification of latent tissue reservoirs and total body viral load in HIV-1 infection. Nature 1997,387:183- 8.

Chun TW, Nickle DC, Justement JS, et al. HIV-infected individuals receiving effective antiviral therapy for extended periods of time continually replenish their viral reservoir. J Clin Invest 2005; 115: 3250-3255.

Clavel F, Guetard D, Brun-Vezinet F, Chamaret S, Rey MA, Santos-Ferreira O. Isolation of a new human retrovirus from West African patients with AIDS. Science 1986, 233: 343

Clerici M, Giorgi JV, Chou CC, et al. Cell-mediated immune response to HIV (HIV) type-1 in seronegative homosexual men with a recent sexual exposure to HIV-1. J Infect Dis 1992, 165: 1012-9.

Cocchi F, DeVico AL, Garzino-Demo A, Arya S, Gallo RC, Lusso P. Identification of RANTES, MIP-1a, and MIP-1ß as the major HIV-suppressive factors produced by CD8+ T cells. Science 1995, 270: 1811-5.

Collins KL, Chen BK, Walker BD, Baltimore D. HIV-1 nef protein protects infected primary cells against killing by cytotoxic T lymphocytes. Nature 1998, 391: 397-401.

Cullen BR. HIV-1 auxiliary proteins: making connections in a dying cell. Cell 1998, 93: 685-92.

Dalgleish AG, Beverley PC, Clapham PR, et al. The CD4 (T4) antigen is an essential component of the receptor for the AIDS retrovirus. Nature 1984, 312: 763-7.

Dean M, Carrington M, Winkler C, et al. Genetic restrictions of HIV-1 infection and progression to AIDS by a deletion allele of the CKR5 structural gene. Science 1996, 273: 1856-62.

De Clercq E, Schols D. Inhibition of HIV infection by CXCR4 and CCR5 chemokine receptor antagonists. Antivir Chem Chemother 2001; 12: Suppl 1:19-31.

Deng H, Liu R, Ellmeier W, et al. Identification of a major co-receptor for primary isolates of HIV-1. Nature 1996, 381: 661-6.

Deng HK, Unutmaz D, Kewalramani VN, Littman DR. Expression cloning of new receptors used by simian and human immunodeficiency viruses. Nature 1997, 388: 296-300.

Dolan MJ, Kulkarni H, Camargo JF, et al. CCL3L1 and CCR5 influence cell-mediated immunity and affect HIV-AIDS pathogenesis via viral entry-independent mechanisms. Nat Immunol 2007; 8: 1324-36.

Doranz BJ, Rucker J, Yi Y, et al. A dual-tropic primary HIV-1 isolate that uses fusin and the ß-chemo-kine receptors CKR-5, CKR-3, and CKR2b as fusion cofactors. Cell 1996, 85: 1149-58.

Douek DC, Brenchley JM, Betts MR et al. HIV preferentially infects HIV-specific CD4+ T cells. Nature 2002; 417: 95-98.

Dragic T, Litwin V, Allaway GP, et al. HIV-1 entry into CD4+ cells is mediated by the chemokine receptor CC-CKR-5. Nature 1996, 381: 66773.

Edwards TG, Hoffman TL, Baribaud F, et al. Relationships between CD4 independence, neutralization sensitivity and exposure of a CD4induced epitope in an HIV-1 envelope protein. J Virol 2001, 75:5230-9.

Embretson J, Zupancic M, Ribas JL, et al. Massive covert infection of helper T lymphocytes and macrophages by HIV during the incubation period of AIDS. Nature 1993, 362: 359-62.

Fatkenheuer G, Pozniak AL, Johnson MA, et al. Efficacy of short-term monotherapy with maraviroc, a new CCR5 antagonist, in patients infected with HIV-1. Nat Med 2005; 11: 1170-2.

Fauci AS, Mavilio D, Kottilil S. NK cells in HIV infection: Paradigm for protection or targets for ambush. Nat Rev Immunol 2005; 5: 835-43.

Feng Y, Broder CC, Kennedy PE, Berger EA. HIV-1 entry cofactor: functional cDNA cloning of a seven-transmembrane, G protein-coupled receptor. Science 1996, 272: 872-7.

Ferrantelli F, Rasmussen RA, Buckley KA et al. Complete protection of neonatal rhesus macaques against oral exposure to pathogenic si- mian-human immunodeficiency virus by human anti-HIV monoclonal antibodies. J Infect Dis 2004; 189: 2167-2173.

Friedrich TC, Dodds EJ, Yant LJ, et al. Reversion of CTL escape-variant immunodeficiency viruses in vivo. Nat Med 2004; 10: 275-81.

Gallo RC, Sarin PS, Gelmann EP, et al. Isolation of human T cell leukemia virus in acquired immune deficiency syndrome (AIDS). Science 1983, 220: 865-7.

63

1 3. Патогенез ВИЧ-1-инфекции

1 Базовые сведения

Ganesh L, Burstein E, Guha-Niyogi A et al. The gene product murr1 restricts HIV-1 replication in resting CD4+ lymphocytes. Nature 2003; 426: 853-857.

Geijtenbeek TB, Torensma R, van Vliet SJ, et al. Identification of DC-SIGN, a novel dendritic cell-specific ICAM-3 receptor that supports primary immuene responses. Cell 2000, 100: 575-85.

Gelderblom HR, Gentile M, Scheidler A, Özel M, Pauli G. Zur Struktur und Funktion bei HIV. AIFO 1993, 5: 231.

Goepfert PA, Lumm W, Farmer P, et al. Transmission of HIV-1 Gag immune escape mutations is associated with reduced viral load in linked recipients. J Exp Med 2008; 205:1009-17.

Goulder PJ, Phillips RE, Colbert RA, et al. Late escape from an immundominant cytotoxic T-lymphocyte response associated with progression to AIDS. Nat Med 1997, 3: 212-7.

Harari A, Rizzardi GP, Ellefsen K et al. Analysis of HIV-1 and CMV specific memory CD4 T cell responses during primary and chronic infection. Blood 2002; 100: 1381-1387.

Hessell AJ, Hangartner L, Hunter M, et al. Fc receptor but not complement binding is important in antibody protection against HIV. Nature 2007; 449: 101-4.

Hogervorst E, Jurriaans S, de Wolf F, et al. Predictors for non-and slow progression in HIV type 1 infection: low viral RNA copy numbers in serum and maintenance of high HIV-1 p24-specific but not V3-specific antibody levels. J Infect Dis 1995, 171: 811-21.

Huang J, Wang F, Argyris E, et al. Cellular microRNAs contribute to HIV-1 latency in resting primary CD4+ T lymphocytes. Nat Med 2007; 13:1241-7.

Jacobson JM. Passive immunizytion for the treatment of HIV infection. Mt Sinai J Med 1998; 65: 22 – 26.

Kaslow RA, Carrington M, Apple R, et al. Influence of combinations of human major histocompatibility complex genes on the course of HIV-1 infection. Nat Med 1996: 2: 405-11.

Kaufmann DE, Bailey PM, Sidney J, et al. Comprehensive analysis of HIV type 1-specific CD4 responses reveals marked immunodominance of gag and nef and the presence of broadly recognized peptides. J Virol 2004; 78: 4463-77.

Kaul R, Rowland-Jones SL, Kimani J, et al. New insights into HIV-1 specific cytotoxic T-lymphocyte responses in exposed, persistently seronegative Kenyan sex workers. Immunol Lett 2001, 79: 3-13.

Keet IP, Tang J, Klein MR, et al. Consistent associations of HLA class I and II and transporter gene products with progression of HIV type 1 infection in homosexual men. J Infect Dis 1999, 180: 299-309.

Kirchhoff F, Greenough TC, Brettler DB, Sullivan JL, Desrosiers RC. Brief report: Absence of intact nef sequences in a long-term survivor with nonprogressive HIV-1 infection. N Engl J Med 1995, 332: 228-32

Leslie AJ, Pfafferott KJ, Chetty P, et al. HIV evolution: CTL escape mutation and reversion after transmission. Nat Med 2004; 10: 282-9.

Levy JA, Mackewicz CE, Barker E. Controlling HIV pathogenesis: the role of thenoncytotoxic anti-HIV response of CD8+ T cells. Immunol Today 1996,17: 217-24.

Li Y, Migueles SA, Welcher B, et al. Broad HIV-1 neutralization mediated by CD4-binding site antibodies. Nat Med 2007; 13:1032-4.

Liao F, Alkhatib G, Peden KWC, Sharma G, Berger EA, Farber JM. STRL-33, a novel chemokine receptor-like protein, functions as a fusion cofactor for both macrophage-tropic and T cell line-tropic HIV-1. J Exp Med 1997, 185: 2015-23.

Lichterfeld M, Yu XG, waring MT et al. HIV-1 specific cytotoxicity is preferentially mediated by a subset of CD8+ T cells producing both interferon gamma and tumor necrosis factor alpha. J Exp Med 2004; 104, 487-494.

Liu R, Paxton WA, Choe S, et al. Homozygous defect in HIV-1 coreceptor accounts for resistance of some multiply-exposed individuals to HIV-1 infection. Cell 1996, 86: 367-77.

Liu SL, Schacker T, Musey L, et al. Divergent patterns of progression to AIDS after infection from the same source: HIV type 1 evolution and antiviral responses. J Virol 1997, 71: 4284-95.

Lockett SF, Robertson JR, Brettle RP, et al. Mismatched human leukocyte antigen alleles protect against heterosexual HIV transmission. JAIDS 2001: 27: 277-80.

Lore K, Smed-Sorensen A, Vasudevan J, Mascola JR, Koup RA. Myeloid and plasmacytoid dendritic cells transfer HIV-1 preferentially to antigen-specific CD4+ T cells. J Exp Med 2005; 201: 2023-33.

Lu W, Arraes LC, Ferreira WT, Andrieu JM. Therapeutic dendritic-cell vaccine for chronic HIV-1 infection. Nat Med 2004; 10: 1359-1365. Lu W, Wu X, Lu Y, Guo W, Andrieu JM. Therapeutic dendritic-cell vaccine for simian AIDS. Nat Med 2003; 9: 13-14.

Mandl JM, Barry AP, Vanderford TH et al. Divergent TLR7 and TLR9 signaling and type I interferon production distinguish pathogenic and non-pathogenic AIDS virus infections. Nat Med 2008; 14: 1077-1087.

Maranon C, Desoutter JF, Hoeffel G, Cohen W, Hanau D, Hosmalin A. Dendritic cells cross-present HIV antigens from live as well as apoptotic infected CD4+ T lymphocytes. Proc Natl Acad Sci U S A 2004; 101: 6092-7.

Mariani R, Chen D, Schröfelbauer B et al. Species-specific exclusion of APOBEC3G from HIV-1 virions by vif. Cell 2003; 114: 21-31 Miller RH, Sarver N. HIV accessory proteins as therapeutic targets. Nat Med 1997, 3: 389-94.

Montefiori DC, Pantaleo G, Fink LM, et al. Neutralizing and infection-enhancing antibody responses to HIV type 1 in long-term nonpro- gres-sors. J Infect Dis 1996, 173: 60-7.

Neil SJD, Zang T, Bieniasz. Thetherin inhibits retrovirus relase and is antagonized by HIV-1 Vpu. Nature 2009; 451: 425-431.

O’Brien WA, Grovit-Ferbas K, Namazi A, et al. HIV-type 1 replication can be increased in peripheral blood of seropositive patients after influenza vaccination. Blood 1995, 86: 1082-9.

Pal R, Garzino-Demo A, Markham PD, et al. Inhibition of HIV-1 infection by the ß-chemokine MDC. Science 1997, 278: 695-8.

Pantaleo G, Graziosi C, Demarest JF, et al. HIV infection is active and progressive in lymphoid tissue during the clinically latent stage of disease. Nature 1993, 362: 355-8.

Pantaleo G, Koup RA. Correlates of immune protection in HIV-1 infection: what we know, what we don´t know, what we should know. Nat Med 2004; 10: 806-10.

Peter F. HIV nef: The mother of all evil? Immunity, 1998, 9: 433-7.

Pinto LA, Sullivan J, Berzofsky JA, et al. Env-specific cytotoxic T lymphocyte responses in HIV seronegative health care workers occupa- tion-ally exposed to HIV contaminated body fluids. J Clin Invest 1995, 96: 867-76.

Pion M, Granelli-Piperno A, Mangeat B, et al. APOBEC3G/3F mediates intrinsic resistance of monocyte-derived dendritic cells to HIV-1 infection. J Exp Med 2006; 203: 2887-93.

Rosenberg ES, Billingsley JM, Caliendo AM, et al. Vigorous HIV-1-specific CD4+ T cell responses associated with control of viremia. Science 1997, 278: 1447-50.

64

1 Базовые сведения

4. Профилактическая вакцина против ВИЧ-1

Томас Гаррер

Хотя в области антиретровирусной терапии и профилактики ВИЧ-1-инфекции удалось достичь огромных успехов, остановить пандемию ВИЧ-1 можно только с помощью эффективной профилактической вакцины. Однако, несмотря на интенсивные научные исследования, проводившиеся на протяжении более двух десятилетий, эффективная профилактическая вакцина против ВИЧ-1 так и не была создана. В этой главе содержится краткий обзор текущей ситуации в области разработки вакцины против ВИЧ.

Стимуляция выработки нейтрализующих антител

Первые попытки были направлены на разработку вакцины, стимулирующей образование нейтрализующих антител, поскольку подобные вакцины против других инфекционных возбудителей, например, против вируса гепатита В, уже доказали свою эффективность. Было проведено множество исследований, в которых изучалась безопасность и эффективность вакцин, содержащих gp120, gp160, отдельные компоненты gp160 и пептиды gp160, которые должны были вызывать образование антител к белкам наружной оболочки ВИЧ-1. Эти иммуногены стимулировали продукцию типоспецифических антител, которые нейтрализовывали лабораторные штаммы ВИЧ in vitro, однако такие вакцины оказались не способны обеспечить образование достаточно широкого спектра антител, достаточного для нейтрализации штаммов ВИЧ-1, непосредственно выделенных от ВИЧ-инфицированных (Mascola, 1996).

Две вакцины на основе gp120 проходили испытания в двух крупных клинических исследованиях III фазы (AIDS Vax Trial [«Испытание вакцины против СПИДа»]) на здоровых добровольцах: вакцина, содержащая gp120 генетической группы В (B-Clade), полученный от штамма ВИЧ-1-MN, и gp120, полученный от штамма ВИЧ-1 рекомбинантной формы CRF01-AE, изучалась в исследовании VAX003-Study в Таиланде (Pitisuttithum, 2006), а вакцина, содержащая белки gp120 генетической группы В (B-Clade), выделенные от штаммов ВИЧ-1-MN и ВИЧ-1- GNE8, изучалась в исследовании VAX004-Study (США, Нидерланды; Flynn, 2005). Несмотря на индукцию антител против gp120, в обоих исследованиях вакцинация не повлияла на риск заражения ВИЧ-инфекцией. Эти и другие исследования показали, что нейтрализовать биологическую активность молекулы gp160 наружной оболочки вируса с помощью антител очень сложно. До начала присоединения gp120 к рецептору CD4 консервативные функционально важные эпитопы спрятаны в углублениях молекул gp120, дополнительно прикрыты гликановыми «щитами» и петлями с вариабельными участками (Kwong, 2002). Поэтому антителам очень сложно воспрепятствовать присоединению gp120 к рецептору CD4.

Связывание тримера gp120 с рецептором CD4 вызывает конформационные изменения петли V3, в результате которых на молекуле gp120 обнажается консервативный участок высокоаффинного связывания с корецептором. Последующее связывание с корецептором CCR5 или CXCR4 запускает структурные изменения вирусной трансмембранной молекулы gp41, необходимые для слияния наружной оболочки вируса с мембраной клетки-мишени. Антитела к петле V3 способны нейтрализовывать эти активированные участки связывания, однако они становятся доступными для антител только на короткий промежуток времени. Поэтому для эффективной нейтрализации необходимы большие концентрации антител. Кроме того, связыванию антител с участком связывания с корецептором петли V3 препятствует прикрытие этого участка тримером gp120 (Labrijn, 2003).

У ВИЧ-1-инфицированных пациентов образуются нейтрализующие антитела, однако у большинства из них они направлены против различных вариабельных участков gp120. Вследствие высокой вариабельности аминокислотных последовательностей данных участков молекулы gp120 ВИЧ-1 избегает антительного ответа путем быстрого формирования соответствующих мутаций. Поэтому у большинства пациентов образуются антитела, распознающие штамм, цир-

66

кулирующий в их организме, но слабо нейтрализующие штаммы ВИЧ-1, выделенные от других пациентов. Зарегистрированы единичные случаи выработки широкого спектра перекрестно реагирующих нейтрализующих антител, включавшего антитела к консервативным участкам связывания с рецептором CD4 и корецепторам на молекуле gp120 и важному домену слияния на молекуле gp41. Вакцинация путем введения рекомбинантной молекулы gp120 не вызывала образование таких антител, поскольку эпитопы петли V3 на молекуле gp120 недоступны для антител. Для повышения стимуляции образования антител к важным эпитопам петли V3 предпринимаются попытки создания соединений из молекул gp120 и CD4, имитирующих конформационные изменения в молекуле gp120 после связывания с рецептором CD4 (Kwong, 1998).

Стимуляция формирования пула ВИЧ-1-специфичных Т-лимфоцитов

После того, как попытки добиться эффективного нейтрализующего антительного ответа не увенчались успехом по причине вышеописанных трудностей, исследователи переключились на создание вакцин, стимулирующих ВИЧ-1-специфический Т-клеточный иммунный ответ. Цитотоксические Т-лимфоциты (ЦТЛ) играют важную роль в сдерживании ВИЧ-1-инфекции у людей (Koup, 1994; Harrer, 1996b; Pantaleo, 1997), а также в сдерживании ВИО-инфекции в ВИО-моделях. Уменьшение количества лимфоцитов CD8 у ВИО-инфицированных обезьян в рамках эксперимента приводило к устранению иммунной защиты против ВИО-инфекции и сопровождалось устойчивым ростом репликации вируса (Schmitz, 1999). В отличие от нейтрализующих антител ЦТЛ не способны полностью элиминировать возбудитель из организма, поскольку они разпознают только инфицированные вирусом клетки. Тем не менее, наблюдение за пулом ВИЧ-1-специфичных ЦТЛ у лиц, не заразившихся после опасного контакта с ВИЧ- 1, вселяет надежду, что вакцина против ВИЧ-1 на основе Т-клеток будет способна остановить развитие ВИЧ-1-инфекции путем ограничения и ликвидации мелких очагов вирусной инфекции (Herr, 1998; Rowland-Jones, 1998). Даже если Т-клеточная вакцина не сможет воспрепятствовать заражению, остается вероятность, что она сможет повлиять на течение заболевания путем уменьшения виремии после заражения, как это было продемонстрировано на моделях с ВИО-инфицированными обезьянами (Letvin, 2006). Вирусная нагрузка по прошествии четырех месяцев после заражения, «установочная точка» вирусной нагрузки, является одним из самых важных прогностических факторов в отношении характера течения ВИЧ-1-инфекции. Вакцина уже принесла бы клиническую пользу, если бы она привела к снижению «установочной точки» на 0,5 lg (Johnston, 2007). Кроме того, такая вакцина способствовала бы уменьшению распространения ВИЧ-1, поскольку чем ниже вирусная нагрузка, тем меньше риск передачи вируса. Оценить пользу от вакцин, которые не защищают от заражения, а только влияют на течение болезни, очень сложно, поскольку для этого необходимо наблюдать за большим количеством пациентов в течение длительного времени.

ВИЧ-1 способен ускользать от распознавания ЦТЛ путем формирования мутаций, изменяющих эпитопы для Т-клеток или участки расщепления протеосомами (Maurer, 2008). Наконец, ЦТЛопосредованное селективное воздействие на вирусы служит основной движущей силой образования полиморфизмов генов, кодирующих консервативные белки, таких как Gag или протеаза (Mueller, 2007). Наши собственные наблюдения за пациентами с длительно непрогрессирующим течением инфекции подтверждают важную роль качественного ЦТЛ-от- вета с распознаванием консервативных эпитопов (Harrer, 1996a; Wagner, 1999). Эффективная вакцина должна содержать достаточное количество высоко консервативных распознающихся ЦТЛ эпитопов с учетом индивидуальных аллелей HLA.

Ответ ЦТЛ формируется только при условии связывания вирусных белков, содержащихся в вакцине, с молекулами HLA класса I — молекулами дентритных клеток, представляющих эти пептиды цитотоксическим лимфоцитам. Это условие выполняется при применении вакцин, содержащих живые аттенуированные вирусы, например, вакцины против кори, и такая вакцина формировала эффективный иммунитет против ВИО у макак-резусов, однако живые аттенуированные вакцины против ВИЧ вряд ли будут применяться у людей по причине опасений по поводу риска развития инфекции. Вакцины, содержащие только ДНК, не обладают достаточно

67

1 4. Профилактическая вакцина против ВИЧ-1

1 Базовые сведения

сильными иммуногенными свойствами для человеческого организма, однако оказалось, что ДНК-вакцина усиливает иммуногенность вирусных векторов. Это позволило разработать методику комбинированной вакцинации, когда сначала вводят ДНК-вакцину (праймирование иммунного ответа), а затем вводят вирусные векторы (бустирование иммунного ответа). Индуцировать ЦТЛ также способны липопептиды, однако спектр эпитопов, которые можно представить ЦТЛ таким способом, ограничен.

Рекомбинантные вирусные векторы

Рекомбинантные вирусные векторы способны вызывать индукцию ЦТЛ; при этом по сравнению с применением живых аттенуированных вакцин отсутствует риск развития инфекции. В клинических исследованиях применялись несколько векторов: на основе аденовируса 5-го типа (Ad5), вируса канареечной оспы ALVAC, вируса MVA (модифицированного вируса коровьей оспы Анкара), вируса NYVAC (Gomez, 2007a+b), аденовирус-ассоциированного вируса и вируса птичьей оспы.

Досрочное прекращение двух плацебо-контролируемых клинических исследований II фазы — HVTN 502 (STEP trial; Buchbinder, 2008), и HVTN 503 (Phambili Study; www.stepstudies.com) принесло огромное разочарование. В обоих исследованиях применялась трехвалентная вакцина MRKAd5 (V520) производства компании Merck, представляющая собой смесь векторов Ad5, экспрессирующих бедки ВИЧ-1 Gag, Pol и Nef. В исследовании STEP, начавшемся в декабре 2004 года, приняли участие 3 000 добровольцев из Северной Америки, Южной Америки, Карибских островов и Австралии. Вакцина была иммуногенной и вызывала ВИЧ-1- специфический клеточный ответ, опосредованный лимфоцитами CD8, у 73% вакцинированных, а ВИЧ-1-специфический клеточный ответ, опосредованный лимфоцитами CD4, у 41% вакцинированных (McElrath, 2008). Тем не менее, исследование было прекращено досрочно, в сентябре 2007 года, по причине отсутствия эффективности вакцины. Вакцина оказалась не только не способна предотвратить заражение ВИЧ-1, но и не уменьшала «установочную точку» вирусной нагрузки у вакцинированных пациентов, впоследствии заразившихся ВИЧ-1. За весь период исследования 83 участника заразились ВИЧ. Поскольку среди них была всего одна женщина, ее данные были исключены из последующего анализа. В группе вакцинированных было больше случаев заражения ВИЧ-1 (40 случаев среди 914 участников исследования), чем в группе плацебо (33 случая среди 922 участников исследования), хотя разница оказалась статистически незначимой. Примечательно, что среди участников, у которых на момент включения в исследование были высокие титры нейтрализующих антител (>200), доля заразившихся была больше в группе вакцинированных (21 случай инфицирования), чем в группе плацебо (9 случаев). Напротив, среди участников с низкими (<200) или не определяющимися титрами нейтрализующих антител доли заразившихся были сопоставимы (28 случаев инфицирования среди вакцинированных и 24 случая в группе плацебо). Испытание Phambili в Южной Америке также было досрочно прекращено по причине возможного риска применения вакцины MRKAd5 у участников с выраженным иммунным ответом против аденовируса 5-го типа.

Исследование STEP позволило сформулировать ряд важных вопросов, ответы на которые можно получить только в ходе дальнейших обследований инфицировавшихся участников исследования и исследований штаммов ВИЧ-1, которыми они заразились. Результаты исследования STEP не указывают на невозможность создания вакцины против ВИЧ, а только свидетельствуют о том, что использовавшийся при создании вакцины вектор не способен вызвать защитный иммунный ответ. Повышение риска заражения только у лиц с высокими титрами антител к вектору свидетельствует об отсутствии общего риска негативных последствий иммунизации против ВИЧ-1, но указывает на важность наличия иммунитета к вектору. Оптимальное праймирование иммунного ответа вакциной, по-видимому, является ключевым фактором, определяющим ее эффективность. Поэтому необходимы дальнейшие научные исследования для достижения более глубокого понимания механизмов иммунологической защиты от ВИЧ-1.

В отличие от результатов исследования STEP, недавно объявленные (www.iavireport.org), но еще не опубликованные результаты исследования RV144, в котором участвовали более 16 000 доб-

68

ровольцев из Таиланда, свидетельствуют об умеренном защитном эффекте (со статистически значимым снижением частоты заражения ВИЧ-1 примерно на 31%) вакцины производства Sanofi Pasteur на основе вируса канареечной оспы ALVAC-HIV (vCP1521), экспрессирующей белки Gag и протеазу ВИЧ-1 подтипа B и оболочечные белки ВИЧ-1 подтипа E, в комбинации с вакциной AIDSVAX B/E с белками gp120 (MN rgp120/ВИЧ-1 плюс A244 rgp120/ВИЧ-1). За трехлетний период наблюдения среди 8198 участников, получавших плацебо, было зарегистрировано 74 случая заражения ВИЧ-1, а среди другой половины участников, получивших четыре дозы вакцины ALVAC-HIV и две дозы вакцины AIDSVAX B/E на основе гликопротеинов gp120 в течение 6 месяцев, был зарегистрирован 51 случай инфицирования ВИЧ-1. Вакцина не влияла на уровень «установочной точки» вирусной нагрузки у инфицировавшихся несмотря на вакцинацию. По этой причине было выдвинуто предположение, что защитный эффект вакцины, возможно, обусловлен не индукцией клеточного ответа, опосредованного лимфоцитами CD8, а антительным ответом, обусловленным env-экспрессирующей вакциной ALVAC и молекулами gp120, содержащимися в вакцине AIDSVAX B/E.

Перспективный подход к созданию более эффективных вакцин против ВИЧ-1 состоит в проведении лечебной вакцинации ВИЧ-1-инфицированных, получающих антиретровирусную терапию, с последующей временной отменой АРТ (Harrer, 2005). Изучение способности вакцин подавлять репликацию ВИЧ-1 на фоне прерывания антиретровирусного лечения представляется эффективным способом выявления вакцин, которые, возможно, также будут обеспечивать достаточную профилактическую защиту от заражения ВИЧ.

Литература

Buchbinder SP, Mehrotra DV, Duerr A, DW Fitzgerald, Mogg R, Li D, Gilbert PB, Lama JR, Marmor M, del Rio C, McElrath MJ, Casimiro DR, Gottesdiener KM, Chodakewitz JA, Corey L, Robertson MN and the Step Study Protocol Team. http://www.thelancet.com/journals/lancet/article/PIIS0140-6736(08)61591-3/fulltext - fn1#fn1

Efficacy assessment of a cell-mediated immunity HIV-1 vaccine (the Step Study): a double-blind, randomised, placebo-controlled, test- of-concept trial. Lancet 2008; 372: 1881 – 1893.

Flynn NM, Forthal DN, Harro CD, Judson FN, Mayer KH, Para MF. Placebo-controlled phase 3 trial of a recombinant glycoprotein 120 vaccine to prevent HIV-1 infection. J Infect Dis 2005; 191:654-65.

Gomez CE, Najera JL, Jimenez EP, et al. Head-to-head comparison on the immunogenicity of two HIV/AIDS vaccine candidates based on the attenuated poxvirus strains MVA and NYVAC co-expressing in a single locus the HIV-1BX08 gp120 and HIV-1(IIIB) Gag-Pol-Nef proteins of clade B. Vaccine 2007a; 25:2863-85.

Gomez CE, Najera JL, Jimenez V, et al. Generation and immunogenicity of novel HIV/AIDS vaccine candidates targeting HIV-1 Env/Gag- Pol-Nef antigens of clade C. Vaccine 2007b; 25:1969-92.

Harrer E, Bauerle M, Ferstl B, et al. Therapeutic vaccination of HIV-1-infected patients on HAART with a recombinant HIV-1 nef-expressing MVA: safety, immunogenicity and influence on viral load during treatment interruption. Antivir Ther 2005; 10:285-300

Harrer T, Harrer E, Kalams SA, et al. Cytotoxic T lymphocytes in asymptomatic long-term nonprogressing HIV-1 infection. Breadth and specificity of the response and relation to in vivo viral quasispecies in a person with prolonged infection and low viral load. J Immunol 1996a; 156:2616-23.

Harrer T, Harrer E, Kalams SA, et al. Strong cytotoxic T cell and weak neutralizing antibody responses in a subset of persons with stable nonprogressing HIV type 1 infection. AIDS Res Hum Retroviruses 1996b; 12:585-92.

Herr W, Protzer U, Lohse AW, Gerken G, Meyer zum Büschenfelde KH, Wölfel T. Quantification of CD8+ T lymphocytes responsive to human immunodeficiency virus (HIV) peptide antigens in HIV-infected patients and seronegative persons at high risk for recent HIV exposure. JID 1998; 178:260-265.

Johnston MI, Fauci AS. An HIV vaccine-evolving concepts. NEJM 2007; 356:2073-81.

Koup RA, Safrit JT, Cao Y, et al. Temporal association of cellular immune responses with the initial control of viremia in primary human immunodeficiency virus type 1 syndrome. J Virol 1994; 68:4650-4655.

Kwong PD, Doyle ML, Casper DJ, et al. HIV-1 evades antibody-mediated neutralization through conformational masking of receptorbinding sites. Nature 2002; 420:678-82.

Kwong PD, Wyatt R, Robinson J, Sweet RW, Sodroski J, Hendrickson WA. Structure of an HIV gp120 envelope glycoprotein in complex with the CD4 receptor and a neutralizing human antibody. Nature 1998; 393:648-59.

Labrijn AF, Poignard P, Raja A, et al. Access of antibody molecules to the conserved coreceptor binding site on glycoprotein gp120 is sterically restricted on primary human immunodeficiency virus type 1. J Virol 2003; 77:10557-65.

Letvin NL, Mascola JR, Sun Y, et al. Preserved CD4+ central memory T cells and survival in vaccinated SIV-challenged monkeys. Science 2006; 312:1530-3.

Mascola JR, Snyder SW, Weislow OS, et al. Immunization with envelope subunit vaccine products elicits neutralizing antibodies against laboratory-adapted but not primary isolates of human immunodeficiency virus type 1. J Infect Dis 1996; 173:340-8.

Maurer K, Harrer EG, Goldwich A, Eismann K, Bergmann S., Schmitt-Haendle M, Spriewald B, Mueller SM, Harrer T. Role of CTL-mediated immune selection in a dominant HLA-B8-restricted CTL epitope in Nef. J Acquir Immune Defic Syndr 2008; 48(2):133-141.

McElrath MJ, de Rosa SC, Moodie Z, Dubey S, Kierstead L, Janes H, Defawe OD, Carter DK, Hural J, Akondy R, Buchbinder SO, Robertson MN, Mehrotra DV, Self SG, Corey L, Shiver JW, Casimiro DR, the Step Study Protocol Team. HIV-1 vaccine-induced immunity in the test- of-concept Step Study: a case—cohort analysis. Lancet 2008; 372 : 1894 – 1905.

69

1 4. Профилактическая вакцина против ВИЧ-1