Вирусу иммунодефицита человека удаётся ускользать от создателей вакцин вот уже 30 лет, в частности благодаря невероятной способности к мутациям, позволяющей ему с лёгкостью обходить любые заранее созданные препятствия.

Но вот, кажется, учёным из Массачусетского технологического института и Института Рейгона (оба — США) удалось найти многообещающую стратегию для дизайна будущей вакцины, которая использует математический подход, успешно апробированный для решения проблем квантовой физики, а также при анализе флуктуаций цен на рынке ценных бумаг.

Рис. 1. Учёные идентифицировали потенциальную мишень для будущей вакцины против HIV — это шесть сабюнитов протеина Gag, образующих оболочку вируса. (Иллюстрация Vincent Dahirel / Universite Pierre et Marie Curie).

Вакцины учат иммунную систему немедленно реагировать на специфические молекулярные особенности патогенов. Но способность вируса иммунодефицита (HIV) к мутациям делает практически невозможным подбор правильной вакцины. В поисках новой стратегии учёные решили отказаться от нацеливания на индивидуальные аминокислоты. Вместо этого они задались целью идентифицировать независимо эволюционирующие группы аминокислот в протеинах, когда внутри каждой группы аминокислоты развиваются в тандеме, то есть «оглядываются друг на друга» для поддержания жизнеспособности вируса.

Особенно настойчиво исследователи искали такие группы, эволюции внутри которых имели бы максимальный шанс закончиться для HIV крахом — его дальнейшей нежизнеспособностью. Тогда при проведении многосторонней атаки именно на такие места вируса можно было бы загнать его в ловушку «между двух огней»: либо его задушила бы иммунная система, либо он мутировал бы и самоуничтожился.

Используя теорию случайных матриц, команда исследователей искала эволюционные ограничения в так называемом Gag-протеиновом сегменте HIV, который образует протеиновую оболочку вируса. Нужно было найти коллективно эволюционирующие группы аминокислот с высоким уровнем негативных корреляций (и низким числом положительных, позволяющих вирусу выжить), когда многочисленные мутации уничтожают вирус. И такие комбинации были обнаружены в регионе, который сами исследователи назвали Gag-сектор 3.

Он вовлечён в стабилизацию протеиновой оболочки вируса, поэтому множественные мутации в этом месте чреваты для структуры вируса коллапсом.

Интересно, что, когда исследователи изучали случаи СПИД-инфицированных людей, чьи тела от природы способны отражать атаки вируса, они обнаружили, что иммунные системы таких пациентов проводили атаки преимущественно по Gag-сегменту 3.

Сейчас авторы пытаются отыскать и другие подобные регионы в структуре вируса за пределами Gag-сектора, а также разрабатывают элементы активных компонентов будущей вакцины, которая научит иммунную систему мгновенно реагировать на присутствие протеинов Gag-сектора 3 и немедленно атаковать его нужным образом.

На очереди тесты на животных, а пока все подробности работы будут представлены на 56-й ежегодной Конференции биофизического общества, которая пройдёт 25–29 февраля в Сан-Диего (Калифорния, США). Резюме презентации доступно по этой ссылке.