Некоторые наивные антитела человека распознают вирусы высокопатогенного гриппа птиц

Вирусы гриппа уклоняются от гуморального иммунитета хозяина с помощью мутаций, которые возникают в основном на периферии рецепторсвязывающего сайта (RBS) гемагглютинина (HA). Для соответствия циркулирующим штаммам требуются ежегодные обновления сезонных вакцин. В настоящее время они включают вирусы гриппа H1, H3 и B, а вирусы с пандемическим потенциалом, например, подтипы H5Nx и H7Nx, в них не входят.

Вирусы высокопатогенного птичьего гриппа H5Nx распространены в популяциях диких птиц и вызывают вспышки заболевания у домашних. Они могут инфицировать людей, если приобретут мутации, способствующие связыванию с сиаловыми кислотами «человеческого» типа. Исследования на хорьках показали, что требуется лишь небольшое количество мутаций в гене HA для того, чтобы реассортантный вирус H5Nx передавался воздушно-капельным путем.

Гемагглютинин вируса гриппа синтезируется единым полипептидом, а затем разрезается протеазами хозяина на головной участок — рецепторсвязывающий домен HA1 — и стволовой, отвечающий за слияние с клеткой HA2. Антитела, вырабатываемые после перенесенной инфекции или вакцинации, в основном направлены на HA1 — более вариабельный домен. Это называется иммунодоминирование антител. Они нейтрализуют вирус, и их уровень коррелируют с защитой. При этом на результат гуморального ответа влияют свойства рецептора наивных В-клеток.

Ранее команда ученых из Массачусетского технологического института и Медицинской школы Икана в Маунт-Синай проанализировала наивные В-клетки из крови доноров, направленные на рецепторсвязывающий домен коронавируса SARS-CoV-2. В новой работе исследователи адаптировали этот подход для характеризации репертуара наивных В-клеток, специфичных в отношении HA вируса гриппа H5.

Сначала ученые использовали панель рекомбинантных HA-зондов и проточную цитометрию, чтобы выяснить, обогащен ли репертуар наивных В-клеток клонами, специфичными для HA1 вируса гриппа H5. Они создали две рекомбинантные конструкции, представляющие собой полноразмерный растворимый эктодомен (full-length soluble ectodomain, FLsE) и отдельно головной домен прототипного штамма птичьего гриппа H5N1 (A/Vietnam/1203/2004, VN04). Для идентификации H1/H5-кросс-реактивных B-клеток они использовали FLsE гемагглютинина современного человеческого штамма гриппа H1N1 (A/Michigan/45/2015).

С помощью этих зондов ученые выделили из периферической крови семи здоровых доноров наивные В-клетки (CD19+/IgD+/IgG−/CD27−). Те B-клетки, которые связывали FLsE и головной домен H5, но не FLsE вируса гриппа H1, они определили как специфичные к HA1-домену вируса H5. В-клетки, которые связались с двумя FLsE — H5 и H1, но не головкой H5, ученые считали кроссреактивными. У всех доноров были обнаружены популяции как кроссреактивных, так и HA1-специфичныъ наивных В-клеток, причем средняя частота последних была примерно в 2,3 раза выше.

Исследователи секвенировали последовательности тяжелой и легкой цепей B-клеточных рецепторов (BCR) для 88 клонов наивных В-клеток от четырех доноров. Большинство последовательностей были полностью зародышевыми, что подтверждает наивный фенотип клеток. Ученые отобрали 18 клонов, специфичных к HA1, и 8 клонов, перекрестно реагирующих с H1/H5, и экспрессировали для них панель из 26 рекомбинантных моноклональных антител.

Исследователи проверили чувствительность этих наивных антител к гемагглютинину различных эволюционных ветвей вируса гриппа подтипа H5. Большинство антител (95%), специфичных к штамму VN04, распознавали близкородственный штамм A/Indonesia/5/2005 и имели низкую реактивность к другим штаммам. Часть антител (25%), которая связалась с HA всех ветвей вируса, включая «головные» и кроссреактивные, предположительно была нацелена на консервативные эпитопы HA. При этом антитела многих кроссреактивных клонов слабо связывались к вирусами разных эволюционных ветвей, что, по-видимому, связано с чувствительностью к различиям аминокислот в домене ствола HA.

Ученые картировали эпитопы трех моноклональных антител и выяснили, что они взаимодействовали с HA в ключевых уязвимых сайтах (vulnerable sites): VS2, VS3 и VS4. Одно из них (HD15_F06) было нацелено на эпитопы RBS, другое (HD16_D07) — на эстеразный структурный домен в составе НА1, а третье (HD16_D04) распознавало верхние и нижние области данной эстеразы. Исследователи получили структурную модель антитела HD16_D04 в комплексе с FLsE штамма VN04 с разрешением 3,1 Å и определили область его эпитопа. Он захватывал аминокислотные остатки на поверхности доменов HA1 и HA2. Эти остатки были консервативны в исторических и современных штаммах вируса подтипа H5.

Из всей панели моноклональных антител 35% могли нейтрализовать вирус. В основном это были клоны, специфичные к головному домену H5. Таким образом, гуморальные реакции наивных В-клеток, которые совсем не требуют или требуют минимальной соматической гипермутации, могут связывать и нейтрализовать вирусы высокопатогенного птичьего гриппа H5Nx, потенциально обеспечивая защиту человеческого организма.