Получены новые моноклональные антитела к гемагглютининам вируса гриппа А

Команда исследователей из Института Рагона при Центральном госпитале Массачусетса, Школы медицины Икана Медицинского центра Маунт-Синай, а также компаний Adimab и Invivyd сообщают о новых человеческих моноклональных антителах к гемаггллютининам H1 и H3 вирусов гриппа А H1N1 и H3N2 соответственно. Такие антитела помогут создать профилактические средства или разработать новые вакцины. Статья опубликована в журнале Science Advances.

Эффективность современных вакцин против гриппа едва достигает 50%. Кроме того, антигенный дрейф приводит к постоянному изменению вирусов гриппа А, вызывающих сезонные вспышки. На новые штаммы не действуют существующие вакцины, поэтому их приходится ежегодно обновлять с учетом данных эпидмониторинга. Дополнительные сложности создают разнообразные иммунные истории людей в популяциях — они вакцинированы различными вакцинами, болели гриппом в разные годы, поэтому могут быть хотя бы частично защищены против новых штаммов за счет перекрестного распознавания сходных антигенов. Однако трудно оценить, в какой степени защищен в очередном сезоне конкретный человек и популяция в целом.

Одно из направлений разработки новых вакцин от гриппа связано с поиском моноклональных антител, распознающих антигены, кодируемые консервативными участками генома вируса. Можно надеяться, что вакцина, вызывающая образование таких антител, обеспечит защиту против разных штаммов, и само антитело тоже можно использовать в качестве профилактического средства.

Перспективная мишень для таких антител — гемагглютинин (HA) вируса гриппа А, поверхностный гликопротеин, по форме напоминающий гриб и состоящий из двух субъединиц: глобулярной «головы» HA1 и «стебля» HA2. «Голова» отвечает за взаимодействие вируса с клеточными рецепторами — поверхностными молекулами сиаловой кислоты. Существует 18 типов гемагглютининов, которые, в свою очередь, делят на две группы. В человеческой популяции в настоящее время циркулируют вирусы подтипов H1N1 (из группы 1) и H3N2 (из группы 2).

Антитела, нацеленные на HA1, обладают нейтрализующим действием, то есть препятствуют проникновению вируса в клетку. В то же время вирусы гриппа А часто демонстрируют ускользание от таких антител. Защитная эффективность антител, нацеленные на «стебель» HA2, меньше, но такие антитела снижают риски тяжелого течения болезни в случае зоонозного распространения вируса или уклонения новых штаммов от антител, ориентированных на участки в «голове» HA. Они также могут иметь более широкую специфичность, даже взаимодействовать с гемагглютининами из разных групп, в отличие от антител к HA1, спектр действия которых обычно ограничен одним типом НА.

Авторы нового исследования предприняли попытку найти человеческие моноклональные антитела, эффективные против широкого разнообразия штаммов вируса гриппа А, по крайней мере в рамках одного подтипа.

Для идентификации антител ученые использовали панель репортерных штаммов вируса гриппа за 1933–2021 гг. Из периферической крови людей с помощью рекомбинантного гемагглютинина штамма A/California/07/2009 получали Н1-реактивные В-клетки, секвенировали в них вариабельные гены, кодирующие белковые цепи антител, и проверяли их на нейтрализующую активность против трех репрезентативных штаммов H1N1 — A/WSN/1933, A/Solomon Islands/3/2006 и A/Michigan/45/2015. В результате были идентифицированы два родственных моноклональных антитела — ADI-77470 и ADI-77474, которые более чем на 99% нейтрализовали все три штамма H1N1 в концентрации 1 мкг/мл.

Аналогичным образом с помощью рекомбинантных зондов HA из вирусов H3N2 A/Hong Kong/1/1968 (HK68) и A/Darwin/6/2021 (DAR21), ученые выявили два моноклональных антитела к H3 различных штаммов: ADI-85647 и ADI-85666.

Исследователи проверили нейтрализующую способность обнаруженных антител против 11 вирусов гриппа H1N1 и 10 вирусов гриппа H3N2. Антитела к H1 оказались неэффективными против вирусов подтипа H3N2, а антитела к H3 не связывались с вирусами H1N1. В то же время антитела H1 эффективно нейтрализовали все протестированные человеческие штаммы H1N1 с 1993 по 2021 год, а также связывался с гемагглютинином штамма свиного гриппа (A/Swine/HN/SN13/2018) с пандемическим потенциалом. Антитела к H3 также оказались высокоэффективными в пределах подтипа и успешно связывали гемагглютинин собачьего штамма H3N2 птичьего происхождения (A/Canine/Hainan/79/2019). Антитело ADI-85666, кроме того, нейтрализовало штамм H7N9 из группы 2.

Далее авторы картировали участки Н1, распознаваемые этими антителами. Для этого использовали скрининговые библиотеки вирусов с заменами и делециями единичных аминокислот в домене Н1 гемагглютинина; такие библиотеки они создали для четырех штаммов H1N1. Поскольку аналогичных библиотек для вирусов H3N2 в распоряжении авторов не было, анализ участков связывания моноклональных антител к H3 проводился с помощью криоэлектронной микроскопии. Оказалось, что антитела к H1 связывают латеральный эпитоп «головы» HA. Антитело к H3 ADI-85647 связывается с латеральной частью «головы», антитело ADI-85666 распознает консервативный участок «стебля» HA.

Чтобы получить антитела с еще более высокой эффективностью нейтрализации, исследователи провели эксперимент по созреванию аффинности в дрожжевых библиотеках, экспрессирующих вариабельные гены тяжелой и легкой цепи антител с разнообразными мутациями (дрожжевой дисплей). Данный подход еще в 2020 году адаптировали для получения антител против коронавируса сотрудники Adimab и Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл. Отбор мутантных антител по аффинности к H1 привел к получению антитела ADI-86325, еще более эффективного, чем его прототип ADI-77470.

Ученые надеются, что эта работа поможет идентифицировать консервативные эпитопы гемагглютинина, которые можно будет использовать при разработке вакцин следующего поколения. Не стоит ожидать, что подобные моноклональные антитела или вакцины, которые вызывают их производство в организме, смогут полностью защитить человека от инфекции. (Недавнее испытание «универсального» антитела VIR2482 против стебля гемагглютинина не показало существенного снижения заболеваемости.) Тем не менее они могут быть полезны при внезапных антигенных изменениях вируса гриппа или появлении подтипа, к которому у населения ограничен иммунитет.

Моноклональное антитело против вируса H5N1 защитило макак от тяжелой болезни и смерти