Препятствия на пути создания вакцины против ВИЧ-1

Вирус ВИЧ-1, вызывающий СПИД, был открыт 25 лет назад. Около 60 миллионов людей в мире было заражено ВИЧ-1 и более половины из них уже нет в живых. Создание безопасной и эффективной вакцины против ВИЧ-1 позволило бы удержать развитие пандемии СПИДА, но, к сожалению, до настоящего времени попытки получения такой вакцины не увенчались успехом. Уникальные свойства вируса – экстраординарная изменчивость, способность вируса избегать реакций системы приобретенного иммунитета, неспособность вируса вызывать выработку разных антител, раннее наступление латентной фазы в жизненном цикле вируса и отсутствие здоровой иммунной системы, - создают беспрецедентные препятствия на пути создания вакцины против ВИЧ-1.



Рисунок 1. Действие вакцины против ВИЧ-1. После заражения ВИЧ-1 реплицируется экспоненциально до пикового уровня, а затем частично регулируется иммунной системой до определенного уровня (setpoint) (выделено черным). a, Идеальная вакцина (красный) должна предотвращать заражение или вызывать стерильный иммунитет у зараженных пациентов. b, Реальная вакцина (красный) должна приводить к снижению пика и установившегося после заражения уровня вирусной нагрузки.

Действие вакцины против ВИЧ-1 (рисунок 1), должно заключаться в предотвращении заражения или в снижении вирусной нагрузки (концентрации вирусных частиц в крови) при клиническом развитии болезни у зараженных индивидуумов. Идеальная вакцина должна была бы полностью блокировать заражение и вызывать стерильный иммунитет к вирусу. Однако реальность такова, что даже большинство имеющихся вакцин не способно обеспечивать столь высокую степень защиты. Более реально создание такой вакцины против ВИЧ-1, которая если и не защищала бы от заражения, но обеспечивала бы частичное иммунное регулирование воспроизводства вируса у ВИЧ-1-инфицированных. Такое частичное регулирование, проиллюстрированное снижением пика и уровня вирусной нагрузки (числа копий РНК ВИЧ) после заражения, было продемонстрировано в нескольких доклинических исследованиях вакцин, вызывающих иммунные ответы, опосредованные Т-лимфоцитами. На основании известного соответствия величины вирусной нагрузки и инфекционности ВИЧ-1 (7), можно предположить, что вакцина, способная обеспечить даже частичную защиту, окажет огромное влияние на распространение ВИЧ-1 на популяционном уровне.

Несмотря на острую необходимость в вакцине против ВИЧ-1, в настоящее время только две концепции по созданию вакцин были опробованы в клинических испытаниях. Первая концепция основывалась на использовании пептида Env gp120 ВИЧ-1, с помощью которого надеялись индуцировать гуморальный иммунный ответ, специфичный к белку Env (белку оболочки вируса). Как показали ранние фазы клинических испытаний, белки вакцин gp120 вызывали образование специфичных антител, но оказались неспособными к индукции нейтрализующих антител широкого спектра действия (8,9). В двух клинических испытаниях эффективности 3 фазы, профинансированных биотехнологической компанией VaxGen, такие экспериментальные вакцины оказались совершенно не эффективными (10,11). Полученный результат продемонстрировал, что для защиты людей от заражения ВИЧ-1 не достаточно индукции иммунных ответов, основанных на выработке специфичных антител. Вторая концепция разработки вакцин против ВИЧ-1, опробованная в клинических испытаниях, основана на индукции специфичных к ВИЧ-1 клеточных иммунных ответов с помощью репликационно-некомпетентных (не способных к самовоспроизведению) аденовирусных векторов серотипа 5 (rAd5), кодирующих белки Gag, Pol и Nef ВИЧ-1. Ранние этапы клинических испытаний действительно продемонстрировали развитие клеточных иммунных ответов у большинства испытуемых после введения им вакцин на основе векторов rAd5, хотя иммунные реакции были значительно слабее у пациентов, обладающих Ad5-специфичными нейтрализующими антителами (12). Фаза 2b клинических испытаний, профинансированная компанией Merck и Национальными Институтами Здоровья США (National Institutes of Health - NIH), была внезапно прервана, когда первый промежуточный эксперимент показал неспособность такой вакцины предотвращать заражение ВИЧ-1 и уменьшать вирусную нагрузку у ВИЧ-инфицированных, а иммунизация индивидуумов, обладающих иммунитетом к аденовирусам, приводила к повышению инфекционности ВИЧ-1 (13). В совокупности, эти результаты поставили новые вопросы в проблеме разработки вакцин против ВИЧ-1.


Препятствия, связанные со спецификой ВИЧ-1, и иммунологические проблемы

Основные проблемы, связанные с разработкой вакцин против ВИЧ-1, перечислены в Дополнении 1. Наибольшее препятствие для разработки вакцины против ВИЧ-1 представляет беспрецедентная изменчивость вируса (14). Из-за невысокой точности обратной транскриптазы, действующей при каждой репликации вируса, ВИЧ-1 группы М эволюционировал в 9 основных клад (clade) и многочисленные рекомбинантные формы. Аминокислотные последовательности белка Env могут различаться на 20% у вирусов из одной клады, и более чем на 35% - у вирусов из разных клад (14,15).

Дополнение 1. Проблемы на пути создания профилактической вакцины против ВИЧ-1

(1) Экстраординарное генетическое разнообразие вируса.
(2) Раннее установление латентной фазы вируса в зараженных клетках.
(3) Не изучена связь иммунитета с защитой от вируса.
(4) Способность вируса «уклоняться» от гуморальных и клеточных иммунных ответов.
(5) Вырабатывающиеся на вирус антитела обычно типоспецифичны.
(6) Не найдено методов индукции нейтрализующих антител широкого спектра действия.
(7) Использование ослабленных вирусов опасно для здоровья человека.
(8) Не найдено подходящих для экспериментов модельных животных маленьких размеров.
(9) Недостаточный интерес со стороны фармацевтической промышленности.

Иммуноген вакцины должен быть эффективен в отношении огромного количества различных видов ВИЧ-1, а вызываемое вакциной противовирусное действие обязательно должно зависеть от способности [url= http://www.cbio.ru/modules/news/article.php?storyid=796/]иммунных механизмов перекрестно реагировать[/url] на разные подтипы вируса. Несмотря на имеющиеся данные о перекрестном реагировании гуморальных и клеточных иммунных реакций на консервативные участки вируса, можно предположить, что эффективность вакцины будет тем меньше, чем больше разница между антигеном вакцины и инфицирующим вирусом.

Другую, не менее важную проблему на пути создания вакцины против ВИЧ-1, представляет отсутствие здоровой иммунной системы у ВИЧ-1-инфицированных, напрямую связанное со степенью противовирусной защиты: зараженный ВИЧ-1 организм не в состоянии избавиться от вируса. Некоторые предположения о связи иммунной системы со степенью защиты от ВИЧ-1 могут быть сделаны по результатам вирусных провокационных тестов, полученных на не человекообразных приматах, и изучения ВИЧ-1-инфицированных индивидуумов, обладающих способностью спонтанно регулировать репликацию вирусов до очень низких уровней. Однако достоверная картина связи иммунной системы со степенью защиты от ВИЧ-1 может возникнуть только в контексте удачных клинических испытаний вакцины против ВИЧ-1 на людях.


Гуморальный иммунитет, специфичный ВИЧ-1

Для большинства известных противовирусных вакцин основными показателями иммунной системы, характеризующими ее способность защищать организм от конкретного вируса, являются концентрации специфичных к вирусу нейтрализующих антител. Ранние попытки создания анти-ВИЧ-вакцины были сфокусированы на получении иммуногенов на основе субъединиц белка внешней оболочки вируса Env. Полученные недавно данные по структуре и функциям белка Env отчасти объясняют проблемы, связанные с индукцией нейтрализующих антител к ВИЧ-1 широкого спектра действия при иммунизации (16). Во-первых, интенсивно гликозилированные N-концы гликопротеина Env ВИЧ-1, образующего тримеры на поверхности вириона, скрывают многие консервативные антигенные эпитопы от антител (17,18). Во-вторых, важные консервативные участки белка Env, такие как сайт связывания с хемокиновым ко-рецептором, формируется только после связывания гликопротеина с клеточным рецептором CD4 и последующего конформационного изменения (19). Кроме того, эксперименты по направленному мутагенезу N-концевых гликанов показали, что мутантные белки Env за короткий промежуток времени становились незаметными для нейтрализующих антител организма (20,21).

У некоторых ВИЧ-1-инфицированных были обнаружены активные нейтрализующие антитела широкого спектра действия, причем связывание этих антител в основном происходило с консервативными участками гликопротеина Env, такими как сайт связывания с рецептором CD4 (22). Например, моноклональные антитела широкого спектра действия b12 взаимодействуют с сайтом связывания CD4 белка Env (23). Другим консервативным участком является околомембранный внешний регион MPER (membrane-proximal external region) белка gp41 (продукта гена env), который узнается моноклональными антителами широкого спектра действия 2F5 и 4E10. К сожалению, индукция образования MPER-специфичных нейтрализующих антител с помощью вакцинации может оказаться не простой задачей по ряду причин, включая возможную временную или постоянную недоступность эпитопа и особенности иммуннорегуляции (24,25,26).

Создание иммуногенов, способных индуцировать образование нейтрализующих антител широкого спектра действия является одной из важнейших задач в сфере разработки вакцин против ВИЧ-1 (16). Доказательством жизнеспособности этой концепции служат результаты экспериментов, показавших, что введение моноклональных антител широкого спектра действия нечеловекообразным приматам способно обеспечить стерилизующую защиту от инфекции (27,28). Однако до сих пор еще не удавалось индуцировать образование нейтрализующих антител широкого спектра действия с помощью вакцинации. Скорее всего, вакцины на основе модифицированных белков Env окажутся более эффективными. В настоящее время в этом направлении проводятся интенсивные исследования.


ВИЧ-1-специфичный клеточный иммунитет

Часть стратегий в области разработки анти-ВИЧ-1 вакцин основана на регуляции репликации ВИЧ-1 специфичными к вирусу Т-лимфоцитами. Ранние исследования показали, что одновременно с начальной иммунной реакцией, возникающей во время острой стадии первичной инфекции, появляются и вирус-специфичные иммунные реакции, опосредованные Т-лимфоцитами, которые имеют поверхностные CD8+-рецепторы (CD8+ Т-лимфоциты) (29-31). Важную роль клеточных иммунных ответов в иммунной регуляции ВИЧ-1 подтверждают эксперименты, показавшие, что удаление Т-лимфоцитов у макак-резусов, инфицированных вирусом иммунодефицита обезьян (ВИО), приводило к потере контроля иммунной системы животных над репликацией вируса (35,36).

Свойство вируса накапливать мутации в эпитопах, ответственных за связывание с Т-лимфоцитами, накладывает ограничения на вирус-специфичные иммунные реакции, опосредованные Т-лимфоцитами, что, в конечном итоге, делает вирус незаметным для системы клеточного иммунитета (37-39). Присутствие в вакцине, направленной на индукцию Т-клеточного иммунитета, максимального количества разнообразных эпитопов для связывания Т-лимфоцитов, позволит не только повысить восприимчивость иммунитета к разным штаммам ВИЧ-1, но и снизить вероятность неузнавания вируса системой клеточного иммунитета.

Одним из наиболее серьезных возможных недостатков анти-ВИЧ-1-вакцины, индуцирующей клеточный иммунный ответ, может оказаться ее неспособность защищать от заражения ВИЧ-1. Индуцированные вакциной Т-клеточные иммунные ответы, скорее всего, не смогут предотвратить постепенное развитие ВИЧ-1 инфекции, поскольку вскоре после острого периода заражения наступает латентная фаза, когда вирус «прячется» внутри инфицированных клеток (45,46). Кроме этого, остается неизвестным, сможет ли индуцированный вакциной Т-клеточный иммунный ответ развиться достаточно быстро, чтобы воспрепятствовать иммуннопатологическим процессам, происходящих в течение первых дней острой ВИЧ-1 инфекции. ВИЧ-1 поражает преимущественно CD4+Т-лимфоциты (47) и уничтожает большинство CD4+Т-лимфоцитов памяти в лимфоидной ткани кишечника за первые 4-10 дней после заражения (48-50). Далее следует стадия прогрессирующего иммунодефицита и хронической активации иммунитета, вызванной отчасти микробами, беспрепятственно проходящими через поврежденную слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта (52).


Стратегии разработки вакцин против ВИЧ-1

Традиционные стратегии. Стратегии, применяющиеся при разработке анти-ВИЧ-1 вакцин, можно разделить на традиционные и новые (Дополнение 2).

Дополнение 2 / Стратегии разработки вакцин против ВИЧ-1

(1) Традиционные стратегии:
живые ослабленные вирусы,
целые мертвые вирусы,
субъединицы вирусных белков.
(2) Новые стратегии:
вакцины на основе плазмидных ДНК,
живые рекомбинантные векторы.

Традиционные стратегии разработки анти-ВИЧ-1-вакцин основаны на использовании живых ослабленных вирусов, целых мертвых вирусов и субъединиц вирусных белков. Несмотря на эффективность вакцин, основанных на перечисленных подходах, в защите от других вирусов, применение этих стратегий к разработке вакцин против ВИЧ-1 может иметь значительные ограничения. Недавние исследования показали высокую эффективность вакцин на основе живых ослабленных вирусов при ВИО у макак-резусов (53,54). Однако вряд ли эта стратегия будет применима для профилактики и лечения ВИЧ-1-инфекции у человека по соображениям безопасности (55-57). По контрасту с эффективностью живых ослабленных вирусов, возможности вакцин на основе целых мертвых вирусов (58) или субъединиц вирусных белков (10,11) ограничены из-за их низкой активности в отношении выработки нейтрализующих антител широкого спектра действия и индукции CD8+ T-клеточных ответов.

Новые стратегии. К новым стратегиям в разработке вакцин против ВИЧ-1 относятся методики адресной доставки иммуногенов, такие как плазмидные ДНК- и живые рекомбинантные векторы, кодирующие конструкции для наработки антигенов ВИЧ-1. При испытаниях плазмидных ДНК-вакцин возникла проблема их доставки: для обнаружения детектируемых уровней иммунных реакций у человека и нечеловекообразных приматов потребовались множественные инъекции высоких доз вакцины (61,62). В связи с этим усилия ученых сосредоточились на поиске вспомогательных средств для повышения эффективности ДНК-вакцин (63,64) и улучшения способа доставки генетического материала (65,66). Стратегия доставки ДНК-конструкций для наработки антигенов ВИЧ-1 на основе рекомбинантных векторов включает ослабленные или нереплицирующиеся вирусы, в основном аденовирусы (63,64) и поксвирусы (69,70). Наиболее многообещающими вакцинами (и проходящими в настоящее время клинические испытания) являются препараты на основе вирусных векторов. Среди иных живых систем – «претендентов» на возможность их использования в качестве систем доставки антигенов ВИЧ-1 исследуют и другие вирусы, такие как вирус везикулярного стоматита, адено-ассоциированные вирусы, вирус лошадиного венецианского энцефалита, цитомегаловирус, вирус простого герпеса и вирус кори, а также бактерии и микобактерии, включая сальмонеллы, листерии и бациллы Кальметта-Герена (Bacille Calmette-Guerin – BCG).


Широкомасштабные клинические испытания вакцины против ВИЧ-1 «STEP»

Доклиническая предыстория. Компания Merck остановила свой выбор на рекомбинантных аденовирусных векторах Ad5 (rAd5), основываясь на результатах предварительного сравнительного анализа характеристик различных векторов, показавшего, что векторы rAd5 оказались гораздо более иммуногенными у макак-резусов по сравнению со многими другими векторами (67, 71). Более того, векторы rAd5, вырабатывающие белок ВИО Gag, приводили к значительному снижению вирусной нагрузки у макак-резусов после провокаций химерным вирусом иммунодефицита человека и обезьяны SHIV-89.6P (simian–human immunodeficiency virus - SHIV) (67). Интересно, что эта же вакцина практически не оказывала влияния на величину пика и стабильного уровня вирусной нагрузки (setpoint) при провокациях ВИО SIVMAC239 (72). Эти результаты указывают на то, что заражение вирусом иммунодефицита обезьяны вызывало более серьезную инфекцию, чем заражение ВИОЧ SHIV-89.

Клинические испытания. Многообещающая вакцина, разработанная компанией Merck, представляла собой трехкомпонентную смесь rAd5 векторов, экспрессирующих белки Gag, Pol и Nef ВИЧ-1 клады B. Фаза I клинических испытаний показала, что у большинства волонтеров, участвовавших в исследовании, вакцина хорошо переносилась и обладала достаточной степенью иммуногенности (12). Однако, как и предсказывали доклинические испытания (61), иммунные ответы, вызванные вакциной, были частично ослаблены у волонтеров, уже имевших нейтрализующие антитела против вирусного вектора вакцины. Тот факт, что 30-40% населения США и Западной Европы и 80-90% жителей Южной Африки обладают нейтрализующими антителами против аденовирусов (78-81), позволил предсказать снижение эффективности вакцины у индивидуумов, обладающих иммунитетом против rAd5.

Компания Merck и Национальный Институт Здоровья США инициировали две серии клинических испытаний эффективности вакцины фазы IIb для проверки обоснованности концепции («proof of concept»), использованной в разработке вакцины: интересным было оценить, смогут ли специфичные ВИЧ-1 клеточные иммунные ответы, вызванные вакциной, предотвратить заражение или снизить вирусную нагрузку после инфицирования. Сеть широкомасштабных клинических испытаний вакцины против ВИЧ-1 HVTN502 (HIV Vaccine Trials Network), известных под названием «STEP», включало 3000 жителей Америки, Карибских островов и Австралии. Параллельно с HVTN502 начались клинические испытания HVTN503, также включавшее 3000 участников, только из Южной Африки.

Внезапно, 18 сентября 2007 года, масштабные клинические испытания HVTN502 были прерваны во время проведения первых запланированных промежуточных анализов, когда Совет по мониторингу данных и безопасности (the Data and Safety Monitoring Board) объявил о бесполезности проводимого исследования (13). Неожиданным эффектом вакцинации оказался тот факт, что среди добровольцев, имевших Ad5-специфичные нейтрализующие антитела, иммунизированные вакциной лица чаще заражались ВИЧ-1, чем испытуемые, получившие плацебо (рисунок 2). Несмотря на то, что биологические основы этого эффекта остаются неизвестными, полученные результаты указывают на возможную связь применения вакцин на основе векторов rAd5 и повышенного риска заражения ВИЧ-1 у лиц, обладающих иммунитетом к аденовирусам. Дальнейший анализ данных показал, что наибольшему риску подвержены мужчины, обладающие нейтрализующими антителами к rAd5.



Рисунок 2. Динамика инфицируемости ВИЧ-1 у мужчин, принявших участие в исследовании STEP и обладавших Ad5-специфичными нейтрализующими антителами на момент иммунизации. Красным обозначены данные, полученные для иммунизированных участников, а синим – для мужчин, получивших плацебо.

Вопрос о том, является ли провал исследования STEP следствием неэффективности вакцины rAd5-Gag/Pol/Nef компании Merck или же это указывает на несостоятельность Т-клеточной концепции разработки вакцин в целом, остается открытым.

Неожиданно обнаруженный повышенный риск заражения ВИЧ-1 в группе иммунизированных rAd-вакциной лиц, обладавших иммунитетом к вектору вакцины до вакцинации, демонстрирует недостаток наших знаний о параметрах, определяющих чувствительность ВИЧ-1 инфекции. Одним из объяснений этого эффекта может быть возможное повышение восприимчивости Ad5-специфичных CD4+Т-лимфоцитов памяти к заражению ВИЧ-1 у иммунизированных и обладающих Ad5-нейтрализующими антителами на момент вакцинации людей. Однако, согласно последним данным J. McElrath, rAd5-специфичные Т-клеточные иммунные ответы, вызванные иммунизацией rAd5, были намного ниже у индивидуумов, обладавших до вакцинации иммунитетом к вектору вакцины, чем у не имевших Ad5-специфичных нейтрализующих антител добровольцев. Другим возможным объяснением может быть возникшая после иммунизации опсонизация rAd5-векторов, опосредованная Ad5- специфичными нейтрализующими антителами, которая могла привести к воспалительной реакции.


Выводы и перспективы

Несмотря на неутешительные результаты STEP испытаний, из этого эксперимента можно сделать несколько выводов. Во-первых, стало очевидным, что путь к разработке вакцины против ВИЧ-1 будет не простым. Во-вторых, задачей первостепенной важности является выяснение основ систематического иммунного ответа и иммунного ответа слизистых оболочек. В-третьих, предстоят интенсивные исследования, направленные на выяснение биологических детерминант заражения ВИЧ-1 и влияния на этот процесс вектор-специфичных и антиген-специфичных иммунных ответов. В-четвертых, требования безопасности клинических испытаний вакцин против ВИЧ-1 должны быть пересмотрены: например, не следует проводить испытания вакцин у людей, обладающих иммунитетом к вектору вакцины. В-пятых, будущие вакцины, направленные на индукцию Т-клеточного иммунного ответа, должны быть взяты в клинические испытания только при условии наличия убедительных доказательств их преимущества перед неудачной rAd5-Gag/Pol/Nef вакциной. В-шестых, для последующих разработок вакцин эксперименты по провокациям вирусами иммунодефицита на моделях на нечеловекообразных приматах должны быть пересмотрены с учетом результатов исследования STEP.

Широкомасштабное исследование STEP не могло не повлиять на другие программы по разработке вакцин против ВИЧ-1. Упомянутая выше программа HVTN503 тоже была прекращена, поскольку в этом исследовании использовался тот же самый вектор rAd5, что и в STEP (HTVN502). Центром исследования вакцин при NIH (NIH Vaccine Research Center) была разработана вакцина, в которой использовалась вспомогательная ДНК в дополнение к иммуногенному вектору rAd5, экспрессиирующему Gag, Pol, Nef антигены ВИЧ-1 клады B и антигены Env нескольких вирусных клад. Несмотря на установленную в клинических испытаниях первой фазы иммуногенность этой вакцины, в доклинических испытаниях аналогичных вакцин не удалось установить продолжительного контроля над уровнем вирусной нагрузки (62,68,83,77). Другие вакцины, основанные на использовании вспомогательной ДНК и вирусных векторов, например, вакцины на основе поксвирусных векторов (такие как модифицированная вакцина Ankara (MVA)(69) и вакцина NYVAC (70)) оказались весьма иммуногенными в клинических испытаниях I фазы.

Для преодоления негативного эффекта Ad5-специфичных нейтрализующих антител, часто встречающихся в человеческой популяции, разрабатываются стратегии создания вакцин против ВИЧ-1 на основе редко встречающихся аденовирусов (78,79,85,86-90). Ожидается, что безопасность и эффективность таких вакцин будет значительно выше, чем у вакцин на основе rAd5.

Подводя итог, можно заключить, что наука создания вакцин против ВИЧ-1 находится в младенческой стадии развития. Основные проблемы остались нерешенными и в дополнение к доклиническим и клиническим испытаниям вакцин, вне всяких сомнений, понадобятся новые фундаментальные исследования в области иммунологии и патогенеза ВИЧ-1-инфекции. В настоящее время наибольшую актуальность представляют клинические испытания, направленные на проверку научных гипотез, а не для оценки эффективности конкретных вакцин. Определенные концепции вакцин, например стратегия, основанная на комбинации гетерологичных rAd векторов и вспомогательной ДНК, а также новые концепции разработки антигенов (91-93), могут оказаться весьма эффективными. Немаловажное значение имеет и привлечение в эту область науки талантливых молодых ученых и выделение специального финансирования. Совместные усилия фармацевтической и биотехнологической промышленности, академических и правительственных институтов позволят расширить возможности для разработки эффективной анти-ВИЧ-1 вакцины.


Литература:

1. Barre-Sinoussi, F. et al. Isolation of a T-lymphotropic retrovirus from a patient at risk for acquired immune deficiency syndrome (AIDS). Science 220, 868–871 (1983).
2. Gallo, R. C. et al. Frequent detection and isolation of cytopathic retroviruses (HTLV-III) from patients with AIDS and at risk for AIDS. Science 224, 500–503 (1984).
3. Popovic, M., Sarngadharan, M. G., Read, E. & Gallo, R. C. Detection, isolation, and continuous production of cytopathic retroviruses (HTLV-III) from patients with AIDS and pre-AIDS. Science 224, 497–500 (1984).
4. Sarngadharan, M. G., Popovic, M., Bruch, L., Schupbach, J. & Gallo, R. C. Antibodies reactive with human T-lymphotropic retroviruses (HTLV-III) in the serum of patients with AIDS. Science 224, 506–508 (1984).
5. Schupbach, J. et al. Serological analysis of a subgroup of human T-lymphotropic retroviruses (HTLV-III) associated with AIDS. Science 224, 503–505 (1984).
6. Fauci, A. S. 25 years of HIV. Nature 453, 289–290 (2008).
7. Quinn, T. C. et al. Viral load and heterosexual transmission of human immunodeficiency virus type 1. N. Engl. J. Med. 342, 921–929 (2000).
8. Mascola, J. R. et al. Immunization with envelope subunit vaccine products elicits neutralizing antibodies against laboratory-adapted but not primary isolates of human immunodeficiency virus type 1. The National Institute of Allergy and Infectious Diseases AIDS Vaccine Evaluation Group. J. Infect. Dis. 173, 340–348 (1996).
9. Moore, J. P. et al. Primary isolates of human immunodeficiency virus type 1 are relatively resistant to neutralization by monoclonal antibodies to gp120, and their neutralization is not predicted by studies with monomeric gp120. J. Virol. 69, 101–109 (1995).
10. Flynn, N. M. et al. Placebo-controlled phase 3 trial of a recombinant glycoprotein 120 vaccine to prevent HIV-1 infection. J. Infect. Dis. 191, 654–665 (2005).
11. Pitisuttithum, P. et al. Randomized, double-blind, placebo-controlled efficacy trial of a bivalent recombinant glycoprotein 120 HIV-1 vaccine among injection drug users in Bangkok, Thailand. J. Infect. Dis. 194, 1661–1671 (2006).
12. Priddy, F. H. et al. Safety and immunogenicity of a replication-incompetent adenovirus type 5 HIV-1 clade B gag/pol/nef vaccine in healthy adults. Clin. Infect. Dis. 46, 1769–1781 (2008).
13. Fauci, A. S. The release of new data from the HVTN 502 (STEP) HIV vaccine study. NIH News .http://www3.niaid.nih.gov/about/directors/news/ step_11707.htm. (2007). These data demonstrate that a homologous rAd5-Gag/Pol/Nef vaccine regimen did not protect against HIV-1 in humans and may have increased risk of HIV-1 acquisition in individuals with pre-existing Ad5-specific neutralizing antibodies.
14. Gaschen, B. et al. Diversity considerations in HIV-1 vaccine selection. Science 296, 2354–2360 (2002).
15. Walker, B. D. & Korber, B. T. Immune control of HIV: the obstacles of HLA and viral diversity. Nature Immunol. 2, 473–475 (2001).
16. Montefiori, D., Sattentau, Q., Flores, J., Esparza, J. & Mascola, J. Antibody-based HIV-1 vaccines: recent developments and future directions. PLoS Med. 4, e348 (2007).
17. Kwong, P. D. et al. Structure of an HIV gp120 envelope glycoprotein in complex with the CD4 receptor and a neutralizing human antibody. Nature 393, 648–659 (1998).
18. Wyatt, R. et al. The antigenic structure of the HIV gp120 envelope glycoprotein. Nature 393, 705–711 (1998).
19. Chen, B. et al. Structure of an unliganded simian immunodeficiency virus gp120 core. Nature 433, 834–841 (2005).
20. Wei, X. et al. Antibody neutralization and escape by HIV-1. Nature 422, 307–312 (2003).
21. Richman, D. D., Wrin, T., Little, S. J. & Petropoulos, C. J. Rapid evolution of the neutralizing antibody response to HIV type 1 infection. Proc. Natl Acad. Sci. USA 100, 4144–4149 (2003).
22. Li, Y. et al. Broad HIV-1 neutralization mediated by CD4-binding site antibodies. Nature Med. 13, 1032–1034 (2007).
23. Zhou, T. et al. Structural definition of a conserved neutralization epitope on HIV-1 gp120. Nature 445, 732–737 (2007).
24. Haynes, B. F. et al. Cardiolipin polyspecific autoreactivity in two broadly neutralizing HIV-1 antibodies. Science 308, 1906–1908 (2005).
25. Sun, Z. Y. et al. HIV-1 broadly neutralizing antibody extracts its epitope from a kinked gp41 ectodomain region on the viral membrane. Immunity 28, 52–63 (2008).
26. Frey, G. et al. A fusion-intermediate state of HIV-1 gp41 targeted by broadly neutralizing antibodies. Proc. Natl Acad. Sci. USA 105, 3739–3744 (2008).
27. Baba, T. W. et al. Human neutralizing monoclonal antibodies of the IgG1 subtype protect against mucosal simian-human immunodeficiency virus infection. Nature Med. 6, 200–206 (2000).
28. Mascola, J. R. et al. Protection of macaques against vaginal transmission of a pathogenic HIV-1/SIV chimeric virus by passive infusion of neutralizing antibodies. Nature Med. 6, 207–210 (2000).
29. Pantaleo, G. et al. Major expansion of CD81 T cells with a predominant V beta usage during the primary immune response to HIV. Nature 370, 463–467 (1994).
30. Koup, R. A. et al. Temporal association of cellular immune responses with the initial control of viremia in primary human immunodeficiency virus type 1 syndrome. J. Virol. 68, 4650–4655 (1994).
31. Borrow, P., Lewicki, H., Hahn, B. H., Shaw, G. M. & Oldstone, M. B. Virus-specific CD81 cytotoxic T-lymphocyte activity associated with control of viremia in primary human immunodeficiency virus type 1 infection. J. Virol. 68, 6103–6110 (1994).
32. Musey, L. et al. Cytotoxic-T-cell responses, viral load, and disease progression in early human immunodeficiency virus type 1 infection. N. Engl. J. Med. 337, 1267–1274 (1997).
33. Kiepiela, P. et al. Dominant influence of HLA-B in mediating the potential coevolution of HIV and HLA. Nature 432, 769–775 (2004).
34. Kiepiela, P. et al. CD81 T-cell responses to different HIV proteins have discordant associations with viral load. Nature Med. 13, 46–53 (2007).
35. Schmitz, J. E. et al. Control of viremia in simian immunodeficiency virus infection by CD81 lymphocytes. Science 283, 857–860 (1999).
36. Jin, X. et al. Dramatic rise in plasma viremia after CD81 T cell depletion in simian immunodeficiency virus-infected macaques. J. Exp. Med. 189, 991–998 (1999).
37. Phillips, R. E. et al. Human immunodeficiency virus genetic variation that can escape cytotoxic T cell recognition. Nature 354, 453–459 (1991).
38. Allen, T. M. et al. Tat-specific cytotoxic T lymphocytes select for SIV escape variants during resolution of primary viraemia. Nature 407, 386–390 (2000).
39. Barouch, D. H. et al. Eventual AIDS vaccine failure in a rhesus monkey by viral escape from cytotoxic T lymphocytes. Nature 415, 335–339 (2002).
40. Betts, M. R. et al. HIV nonprogressors preferentially maintain highly functional HIV-specific CD81 T cells. Blood 107, 4781–4789 (2006).
41. Precopio, M. L. et al. Immunization with vaccinia virus induces polyfunctional and phenotypically distinctive CD81 T cell responses. J. Exp. Med. 204, 1405–1416 (2007).
42. Darrah, P. A. et al. Multifunctional TH1 cells define a correlate of vaccinemediated protection against Leishmania major. Nature Med. 13, 843–850 (2007).
43. Watkins, D. I., Burton, D. R., Kallas, E. G., Moore, J. P. & Koff, W. C. Nonhuman primate models and the failure of the Merck HIV-1 vaccine in humans. Nature Med. 14, 617–621 (2008).
44. Seder, R. A., Darrah, P. A. & Roederer, M. T-cell quality in memory and protection: implications for vaccine design. Nature Rev. Immunol. 8, 247–258 (2008).
45. Chun, T. W. et al. Quantification of latent tissue reservoirs and total body viral load in HIV-1 infection. Nature 387, 183–188 (1997).
46. Chun, T. W. et al. Early establishment of a pool of latently infected, resting CD41 T cells during primary HIV-1 infection. Proc. Natl Acad. Sci. USA 95, 8869–8873 (1998).
47. Douek, D. C. et al. HIV preferentially infects HIV-specific CD41 T cells. Nature 417, 95–98 (2002).
48. Veazey, R. S. et al. Gastrointestinal tract as a major site of CD41 T cell depletion and viral replication in SIV infection. Science 280, 427–431 (1998).
49. Mattapallil, J. J. et al. Massive infection and loss of memory CD41 T cells in multiple tissues during acute SIV infection. Nature 434, 1093–1097 (2005).
50. Li, Q. et al. Peak SIV replication in resting memory CD41 T cells depletes gut lamina propria CD41 T cells. Nature 434, 1148–1152 (2005).
51. Brenchley, J. M. et al. Microbial translocation is a cause of systemic immune activation in chronic HIV infection. Nature Med. 12, 1365–1371 (2006).
52. Mattapallil, J. J. et al. Vaccination preserves CD4 memory T cells during acute simian immunodeficiency virus challenge. J. Exp. Med. 203, 1533–1541 (2006).
53. Daniel, M. D., Kirchhoff, F., Czajak, S. C., Sehgal, P. K. & Desrosiers, R. C. Protective effects of a live attenuated SIV vaccine with a deletion in the nef gene. Science 258, 1938–1941 (1992).
54. Wyand, M. S., Manson, K. H., Garcia-Moll, M., Montefiori, D. & Desrosiers, R. C. Vaccine protection by a triple deletion mutant of simian immunodeficiency virus. J. Virol. 70, 3724–3733 (1996).
55. Learmont, J. C. et al. Immunologic and virologic status after 14 to 18 years of infection with an attenuated strain of HIV-1. A report from the Sydney Blood Bank Cohort. N. Engl. J. Med. 340, 1715–1722 (1999).
56. Baba, T. W. et al. Pathogenicity of live, attenuated SIV after mucosal infection of neonatal macaques. Science 267, 1820–1825 (1995).
57. Baba, T. W. et al. Live attenuated, multiply deleted simian immunodeficiency virus causes AIDS in infant and adult macaques. Nature Med. 5, 194–203 (1999).
58. Murphey-Corb, M. et al. A formalin-inactivated whole SIV vaccine confers protection in macaques. Science 246, 1293–1297 (1989).
59. Wille-Reece, U. et al. HIV Gag protein conjugated to a Toll-like receptor 7/8 agonist improves the magnitude and quality of Th1 and CD81 T cell responses in nonhuman primates. Proc. Natl Acad. Sci. USA 102, 15190–15194 (2005).
60. Wille-Reece, U. et al. Toll-like receptor agonists influence the magnitude and quality of memory T cell responses after prime-boost immunization in nonhuman primates. J. Exp. Med. 203, 1249–1258 (2006).
61. Casimiro, D. R. et al. Comparative immunogenicity in rhesus monkeys of DNA plasmid, recombinant vaccinia virus, and replication-defective adenovirus vectors expressing a human immunodeficiency virus type 1 gag gene. J. Virol. 77, 6305–6313 (2003).
62. Graham, B. S. et al. Phase 1 safety and immunogenicity evaluation of a multiclade HIV-1 DNA candidate vaccine. J. Infect. Dis. 194, 1650–1660 (2006).
63. Barouch, D. H. et al. Control of viremia and prevention of clinical AIDS in rhesus monkeys by cytokine-augmented DNA vaccination. Science 290, 486–492 (2000).
64. Chong, S. Y. et al. Comparative ability of plasmid IL-12 and IL-15 to enhance cellular and humoral immune responses elicited by a SIVgag plasmid DNA vaccine and alter disease progression following SHIV(89.6P) challenge in rhesus macaques. Vaccine 25, 4967–4982 (2007).
65. Luckay, A. et al. Effect of plasmid DNA vaccine design and in vivo electroporation on the resulting vaccine-specific immune responses in rhesus macaques. J. Virol. 81, 5257–5269 (2007).
66. Liu, J., Kjeken, R., Mathiesen, I. & Barouch, D. H. Recruitment of antigenpresenting cells to the site of inoculation and augmentation of human immunodeficiency virus type 1 DNA vaccine immunogenicity by in vivo electroporation. J. Virol. 82, 5643–5649 (2008).
67. Shiver, J. W. et al. Replication-incompetent adenoviral vaccine vector elicits effective anti-immunodeficiency-virus immunity. Nature 415, 331–335 (2002).
68. Catanzaro, A. T. et al. Phase 1 safety and immunogenicity evaluation of a multiclade HIV-1 candidate vaccine delivered by a replication-defective recombinant adenovirus vector. J. Infect. Dis. 194, 1638–1649 (2006).
69. Amara, R. R. et al. Control of a mucosal challenge and prevention of AIDS by a multiprotein DNA/MVA vaccine. Science 292, 69–74 (2001).
70. Harari, A. et al. An HIV-1 clade C DNA prime, NYVAC boost vaccine regimen induces reliable, polyfunctional, and long-lasting T cell responses. J. Exp. Med. 205, 63–77 (2008).
71. Shiver, J. W. & Emini, E. A. Recent advances in the development of HIV-1 vaccines using replication-incompetent adenovirus vectors. Annu. Rev. Med. 55, 355–372 (2004).
72. Casimiro, D. R. et al. Attenuation of simian immunodeficiency virus SIVmac239 infection by prophylactic immunization with DNA and recombinant adenoviral vaccine vectors expressing Gag. J. Virol. 79, 15547–15555 (2005).
This manuscript demonstrates that homologous rAd5 vaccine regimens were
minimally effective against SIVMAC239 challenges in rhesus monkeys.
73. Mothe, B. R. et al. Expression of the major histocompatibility complex class I molecule Mamu-A*01 is associated with control of simian immunodeficiency virus SIVmac239 replication. J. Virol. 77, 2736–2740 (2003).
74. Pal, R. et al. ALVAC-SIV-gag-pol-env-based vaccination and macaque major histocompatibility complex class I (A*01) delay simian immunodeficiency virus SIVmac-induced immunodeficiency. J. Virol. 76, 292–302 (2002).
75. Zhang, Z. Q. et al. Mamu-A*01 allele-mediated attenuation of disease progression in simian-human immunodeficiency virus infection. J. Virol. 76, 12845–12854 (2002).
76. Wilson, N. A. et al. Vaccine-induced cellular immune responses reduce plasma viral concentrations after repeated low-dose challenge with pathogenic simian immunodeficiency virus SIVmac239. J. Virol. 80, 5875–5885 (2006).
77. Letvin, N. L. et al. Preserved CD41 central memory T cells and survival in vaccinated SIV-challenged monkeys. Science 312, 1530–1533 (2006).
78. Vogels, R. et al. Replication-deficient human adenovirus type 35 vectors for gene transfer and vaccination: efficient human cell infection and bypass of preexisting adenovirus immunity. J. Virol. 77, 8263–8271 (2003).
79. Abbink, P. et al. Comparative seroprevalence and immunogenicity of six rare serotype recombinant adenovirus vaccine vectors from subgroups B and D. J. Virol. 81, 4654–4663 (2007).
80. Thorner, A. R. et al. Age dependence of adenovirus-specific neutralizing antibody titers in individuals fromsub-SaharanAfrica. J. Clin.Microbiol. 44, 3781–3783 (2006).
81. Kostense, S. et al. Adenovirus types 5 and 35 seroprevalence in AIDS risk groups supports type 35 as a vaccine vector. AIDS 18, 1213–1216 (2004).
82. Fauci, A. S. et al. HIV vaccine research: the way forward. Science 321, 530–532 (2008). This perspective describes revised NIH research priorities for HIV-1 vaccine research.
83. Catanzaro, A. T. et al. Phase I clinical evaluation of a six-plasmid multiclade HIV-1 DNA candidate vaccine. Vaccine 25, 4085–4092 (2007).
84. Fauci, A. S. NIAID will not move forward with the PAVE 100 HIV vaccine trial. NIH News .http://www3.niaid.nih.gov/news/newsreleases/2008/pave100.htm. (2008).
85. Barouch, D. H. et al. Immunogenicity of recombinant adenovirus serotype 35 vaccine in the presence of pre-existing anti-Ad5 immunity. J. Immunol. 172, 6290–6297 (2004).
86. Roberts, D. M. et al. Hexon-chimaeric adenovirus serotype 5 vectors circumvent pre-existing anti-vector immunity. Nature 441, 239–243 (2006).
87. Farina, S. F. et al. Replication-defective vector based on a chimpanzee adenovirus. J. Virol. 75, 11603–11613 (2001).
88. Fitzgerald, J. C. et al. A simian replication-defective adenoviral recombinant vaccine to HIV-1 gag. J. Immunol. 170, 1416–1422 (2003).
89. Liu, J. et al. Magnitude and phenotype of cellular immune responses elicited by recombinant adenovirus vectors and heterologous prime-boost regimens in rhesus monkeys. J. Virol. 82, 4844–4852 (2008).
90. Barouch, D. H. Novel adenovirus vector-based vaccines for HIV-1. Keystone Symposia on HIV Vaccines, Banff, Canada. Abstract X7 009, page 60 (Keystone Symposia, 27 March–1 April 2008).
91. Liao, H. X. et al. A group M consensus envelope glycoprotein induces antibodies that neutralize subsets of subtype B and C HIV-1 primary viruses. Virology 353, 268–282 (2006).
92. Weaver, E. A. et al. Cross-subtype T-cell immune responses induced by a human immunodeficiency virus type 1 group m consensus env immunogen. J. Virol. 80, 6745–6756 (2006).
93. Fischer, W. et al. Polyvalent vaccines for optimal coverage of potential T-cell epitopes in global HIV-1 variants. Nature Med. 13, 100–106 (2007).
This manuscript proposes the use of polyvalent ‘mosaic’ antigens to improve immunologic coverage of global HIV-1 diversity.

Адаптированный перевод обзора Dan H. Barouch «Challenges in the development of an HIV-1 vaccine», опубликованного в журнале Nature 2 октября 2008, подготовила Дарья Червякова.