Das HIV-Fingerprint-Tool könnte die Impfstoffentwicklung erheblich unterstützen

Die Wissenschaftler hoffen, dass ihre neue Methode des "Fingerprintings" der Schilde von Zuckermolekülen, um die sich das HIV-Virus bei der Umgehung des Immunsystems kümmert, die Entwicklung wirksamer Impfstoffe verbessert und beschleunigt.
Mit ihrer neuen Methode konnten die Forscher das Muster von Zuckermolekülen oder Glykanen auf der Glykoproteinhülle von HIV schnell analysieren. Ein solches Muster wird hier aus einem Impfstoffkandidaten-Glykoprotein gezeigt.
Bildnachweis: Paulson Lab / TSRI

Die Forscher - vom Scripps Research Institute (TSRI) in La Jolla, Kalifornien - berichten, wie sie ihr HIV-Fingerprint-Tool in der Zeitschrift entwickelt und getestet haben Naturkommunikationen.

Laut der Weltgesundheitsorganisation (WHO) bleibt HIV ein anhaltendes Hauptproblem für die globale öffentliche Gesundheit. Bis heute hat das Virus mehr als 35 Millionen Menschen getötet.

Sobald es in den Körper einer Person eintritt, schwächt HIV das Immunsystem. Das Virus beeinträchtigt und zerstört Immunzellen - insbesondere Infektionskampf-CD4-Zellen oder T-Zellen.

Als Ergebnis wird die Person zunehmend anfällig für eine breite Palette von Infektionen und Krankheiten, einschließlich einiger Arten von Krebs.

Es gibt derzeit keine wirksame Heilung für HIV, aber es kann mit antiretroviraler Therapie (ART) kontrolliert werden. Wenn ART richtig angewendet und befolgt wird, kann es einen dramatischen Einfluss auf das Leben infizierter Menschen und ihrer Gemeinschaften haben. Es kann sie gesund halten und ihre Chancen verringern, andere zu infizieren.

Herausforderung für HIV-Impfstoffentwickler

AIDS ist das am weitesten fortgeschrittene Stadium der HIV-Infektion - je nach Individuum kann es 2 bis 15 Jahre dauern, bis es erreicht ist. Wenn jedoch HIV früh diagnostiziert wird und die Krankheit behandelt wird, bevor es zu weit fortgeschritten ist, kann eine infizierte Person ein gesundes, langes und produktives Leben erwarten.

• HIV verbreitet sich durch den Austausch von Körperflüssigkeiten wie Blut, Samen, Vaginalsekret und Muttermilch.
• Tuberkulose ist die häufigste Todesursache bei Menschen mit HIV und AIDS.
• Wenn man allen Menschen, die mit HIV leben, Zugang zu ART und erweiterten Präventionsangeboten verschafft, könnten bis 2030 28 Millionen Neuinfektionen und 21 Millionen AIDS-bedingte Todesfälle verhindert werden.

Erfahren Sie mehr über HIV und AIDS

Nach Schätzungen der Zentren für Krankheitskontrolle und Prävention (CDC) lebten Ende 2013 1,2 Millionen Menschen in den USA mit HIV. Etwa jeder Achte wusste nicht, dass sie infiziert waren.

Große Fortschritte wurden bei der Prävention und Behandlung von HIV gemacht, aber es gibt noch viel zu tun, einschließlich der Suche nach einem Impfstoff.

Zwei der größten Herausforderungen für HIV-Impfstoffentwickler sind, dass sich das Virus gut vor dem Immunsystem verstecken kann und sich ständig verändert.

Die Idee eines Impfstoffs besteht darin, das Immunsystem zu stimulieren, um neue oder mehr Antikörper gegen ein Ziel auf dem infizierenden Agens zu produzieren, das es deaktiviert.

Im Falle von HIV schlagen Impfstoffentwickler vor, dass ein gutes Ziel die Glykoproteinhülle ist, die das Virus umgibt und die Maschinerie enthält, die das Virus verwendet, um in Wirtszellen einzudringen.

Einer der Gründe, warum HIV so widerstandsfähig ist, besteht darin, dass es seine Glykoproteinhülle mit einem Schild bedeckt, der aus Zuckermolekülen besteht, die Glykane genannt werden.

Der Schild hilft dem Virus, sich vor dem Immunsystem zu verstecken und verhindert, dass Antikörper die Glykoproteinhülle angreifen.

"Löcher" im Glykanschild erkennen

Werkzeuge, die Impfstoffentwicklern helfen, mit den Glykanschilden fertig zu werden, sind enorm hilfreich. Die neue Studie bietet ein solches Werkzeug in Form einer Methode, die Muster von Glykanen auf dem Glykoprotein analysiert. Es erlaubt Wissenschaftlern, den Virus schnell zu "erfassen" und zu erkennen, ob ihre Impfstoffentwicklung auf dem richtigen Weg ist.

Eine wichtige Anforderung ist die Fähigkeit, zwischen mannosereichen Glykanen und komplexen Glykanen auf der Glykoproteinhülle zu unterscheiden. Frühere Studien haben diesen Punkt erreicht. Die neue Studie geht jedoch weiter, indem sie auch Glykoproteinstellen identifiziert, die keine Glykane aufweisen. Tatsächlich stellte das Team fest, dass weniger "Löcher" im Schild vorhanden sind als bisher angenommen.

Es ist wichtig, Stellen ohne Glykane zu finden, da die Impfstoffentwickler dann einen Weg finden können, dem Immunsystem beizubringen, wo sich die Löcher im Glykanschild befinden, und weitgehend neutralisierende Antikörper zu produzieren, die die darunter liegende Hülle angreifen.

Das neue Werkzeug ist auch schnell; Das Team entwickelte Algorithmen, die die Ergebnisse schneller analysieren als die manuellen Methoden, die sie zuvor verwendet haben. Die Analysegeschwindigkeit ist in diesem Bereich wichtig, da die Entwickler immer im Rennen gegen die Zeit sind und nach Impfstoffkandidaten suchen, um ein Virus zu bekämpfen, das sich schnell entwickelt.

Nächster Schritt: Arbeiten mit natürlichen Formen von HIV

In ihrer Studie verwendeten die Forscher einen HIV-ähnlichen Impfstoffkandidaten. Sie planen nun, das neue Werkzeug zu verwenden, um die Glykanzusammensetzung und glycanfreie Stellen auf natürlichen Formen von HIV zu analysieren.

Wenn die Fingerabdrücke mit dem übereinstimmen, was sie haben, werden sie wissen, dass sie auf dem richtigen Weg sind.

"Die Fähigkeit, den Glykan-Fingerabdruck auf HIV-Glykoprotein zu identifizieren, wird uns helfen, einen Impfstoff zu entwickeln, der dem entspricht, was auf dem Virus gefunden wird."

Studienleiter Prof. James C. Paulson, Abteilung für Molekulare Medizin, TSRI

Die Forscher glauben, dass ihr Ansatz auch für andere Viren funktionieren könnte, die eine ähnliche Glykoprotein-Hülle haben, wie das Influenzavirus.

Die neue Studie hat dies teilweise gezeigt, indem das Team die Methode auch an einem Influenzavirusprotein getestet hat.

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