Этот метод позволит ученым идентифицировать специфические особенности белков на поверхности вируса, которые распознаются иммунной системой, и вызывать реакцию, аналогичную той, которая наблюдается у элитных контролеров — пациентов, которые могут выжить без противовирусного лечения.
Около 1% пациентов с ВИЧ, известных как элитные контролеры, могут выжить без противовирусного лечения, потому что их иммунная система вырабатывает определенные виды ВИЧ-специфических антител: белки, которые распознают особенности на поверхности вируса и связываются с ними. , делая вирус неактивным.
Задача при разработке вакцины против ВИЧ состоит в том, чтобы идентифицировать специфические особенности белков на поверхности вируса, которые распознаются иммунной системой и вызывают реакцию, аналогичную той, которая наблюдается у элитных контролеров.
Широко используемый метод изучения белков на поверхности клеток, который иногда также используется с вирусами, — это сортировка клеток с активацией флуоресценции (FACS). Вы берете образец клеток и добавляете флуоресцентные антитела, которые связываются с интересующими вас поверхностными белками.
Клетки с белками, которые распознаются антителами, станут флуоресцентными, в то время как клетки, лишенные таких белков, не будут. Затем вы можете измерить флуоресценцию каждой клетки индивидуально, отправив флуоресцентные клетки в один контейнер для дальнейшего изучения, а нефлуоресцентные клетки в другой. Это хорошо подходит для изучения клеток, которые имеют сотни поверхностных белков, с которыми антитела связываются, производя сильный сигнал флуоресценции.
FACS также может использоваться для сортировки крупных вирусов, таких как вирус Эбола, но для изучения более мелких вирусов с меньшим количеством поверхностных белков, таких как ВИЧ, FACS недостаточно чувствительна. Теперь исследователи из EMBL, ESPCI Paris и International AIDS Vaccine Initiative разработали новый метод быстрой сортировки вирусов ВИЧ, который может привести к более быстрой разработке вакцины против ВИЧ, как они сообщают в Cell Chemical Biology. Автор исследования Кристоф Мертен объясняет.
Что ты сделал?
Мы разработали систему, которая позволяет нам анализировать и сортировать ВИЧ со скоростью сотни вирусов в секунду, разделяя вирусы в зависимости от того, имеют ли их поверхностные белки особенности, распознаваемые конкретными антителами. Вместо использования флуоресцентных антител, которые будут связываться непосредственно с вирусными белками, производя только слабый сигнал, мы взяли обычные нефлуоресцентные антитела и прикрепили их к ферменту, называемому щелочной фосфатазой (AP). Затем мы заключили вирусы по отдельности в капли жидкости вместе с химическим веществом, которое становится флуоресцентным при воздействии на него AP.
Антитела связываются с вирусными белками, а прикрепленные ферменты АР производят множество флуоресцентных молекул, которые остаются внутри жидкой капли, создавая сильный сигнал флуоресценции. Если белки вируса не обладают нужными свойствами, антитела с их ферментами АР не связываются, и флуоресценция не возникает. Таким образом, мы можем изучать отдельные вирусы, сортируя их с высокой точностью в зависимости от того, обладают ли они свойствами, которые можно использовать при разработке вакцины против ВИЧ.
Наша микрофлюидная система — другими словами, она использует технологию, предназначенную для манипулирования чрезвычайно небольшими количествами жидкости.
Вся система находится на микрожидкостном «чипе» — устройстве размером с ладонь, состоящем из микроскопических сетей каналов, через которые проходит жидкость. Эти каналы составляют всего несколько сотых миллиметра в поперечнике, а каждая капля в наших экспериментах составляет около 30 миллиардных долей миллилитра. Микрожидкостные чипы предлагают особые преимущества при работе с патогенами, такими как ВИЧ, поскольку они полностью герметичны и поэтому очень безопасны в использовании.
Типичные системы FACS могут производить капли в воздухе, поэтому при работе с вредными бактериями и вирусами требуются гораздо более строгие меры сдерживания.
Почему это имеет значение?
Наш метод позволяет анализировать и сортировать вирусы ВИЧ в количествах и с такой скоростью, которые раньше были невозможны. Это позволяет нам быстро тестировать миллионы вирусных вариантов, что должно значительно ускорить процесс разработки вакцины.
В наших экспериментах каждая капля содержала вирус и антитела, но также должна быть возможность добавить клетку к капле и изучить, могут ли антитела остановить проникновение вируса в клетку. Это невозможно с FACS, поэтому он открывает много возможностей для будущих исследований.