Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1045310.32607/20758251-2015-7-4-11-21ReviewsОбзорыResearch ArticleBroadly Neutralizing Antibodies against HIV-1 As a Novel Aspect of the Immune ResponseАнтитела, нейтрализующие широкий спектр изолятов ВИЧ-1, - новая грань иммунной системыShcherbakovD. N.ЩербаковД. Н.
Russian Federation
scherbakov_dn@vector.nsc.ruBakulinaA. Yu.БакулинаA. Ю.
Russian Federation
scherbakov_dn@vector.nsc.ruKarpenkoL. I.КарпенкоЛ. И.
Russian Federation
scherbakov_dn@vector.nsc.ruIlyichevA. A.ИльичевA. A.
Russian Federation
scherbakov_dn@vector.nsc.ruState research center of virology and biotechnology “Vector”Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор»Алтайский государственный университетState research center of virology and biotechnology “Vector”Novosibirsk State UniversityГосударственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор»Новосибирский государственный университетState research center of virology and biotechnology “Vector”Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор»1512201574VOL 7, NO4 (2015)ТОМ 7, №4 (2015)112117012020Copyright ©; 2015, Shcherbakov D.N., Bakulina A.Y., Karpenko L.I., Ilyichev A.A.Copyright ©; 2015, Щербаков Д.Н., Бакулина A.Ю., Карпенко Л.И., Ильичев A.A.2015Shcherbakov D.N., Bakulina A.Y., Karpenko L.I., Ilyichev A.A.Щербаков Д.Н., Бакулина A.Ю., Карпенко Л.И., Ильичев A.A.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10453

The human immunodeficiency virus-1 (HIV-1) has the ability to evade the adaptive immune response due to high mutation rates. Soon after the discovery of HIV-1, it was originally proposed that neutralizing of antibodies to the virus occurs rarely or cannot be elicited at all. In the 1990s, there appeared reports that sera of select HIV-1-infected individuals contained antibodies capable of neutralizing different virus subtypes. Such antibodies were named broadly neutralizing antibodies (bNAbs). Since 2009, the development of new cell technologies has intensified research efforts directed at identifying new bNAbs with a neutralization potency of over 90% of primary HIV-1 isolates. These antibodies have unique characteristics which include high levels of somatic mutations and unusually long variable loops that penetrate through the glycan shield of HIV-1 Env to contact the protein surface. In this review, we will attempt to summarize the latest data on bNAbs against HIV-1 in terms of their interactions with the sites of vulnerability on HIV-1 glycoproteins.

Вирус иммунодефицита человека-1 (ВИЧ-1) обладает способностью уходить от адаптивного иммунного ответа благодаря высокой скорости мутирования. В первые годы после открытия ВИЧ-1 достаточно широко было распространено мнение, что протективные антитела, нейтрализующие вирус, встречаются редко или их вообще не существует. В 1990-х появились первые сообщения о том, что в сыворотках некоторых ВИЧ-1-инфицированных присутствуют антитела, способные нейтрализовать различные подтипы вируса. Такие антитела получили название широконейтрализующих (broadly neutralizing antibodies, bNAbs). С 2009 года благодаря появлению новых клеточных технологий резко выросло количество публикаций, освященных получению bNAbs, способных нейтрализовать более 90% первичных изолятов ВИЧ-1. bNAbs отличаются от обычных антител рядом особенностей, а именно высоким уровнем соматических мутаций и необычно протяженными вариабельными петлями, что обеспечивает им возможность связываться с консервативными, но малодоступными районами Env ВИЧ-1. Представленный обзор посвящен описанию широконейтрализующих антител против ВИЧ-1, классифицированных по их взаимодействию с районами уязвимости на поверхности гликопротеинов вируса.

HIV-1gp120gp41bNAbsBroadly neutralizing antibodiesВИЧ-1gp120gp41bNAbsшироконейтрализующие антителаThis work was supported by RSF (contract No. 14-14-00660).Работа выполнена при поддержке РНФ (соглашение № 14-14-00660).[1] Deyev S.M., Lebedenko E.N. // Acta Naturae. 2009, V.1, P.32-50[2] Deyev S.M., Lebedenko E.N., Petrovskaya L.E.E., Dolgikh D.A., Gabibov A.G., Kirpichnikov M. P. // Russian Chemical Reviews. 2015, V.84, №1, P.1-26[3] Peeters M., D’Arc M., Delaporte E. // AIDS Rev. 2014, V.16, №1, P.23-34[4] Burton D.R., Barbas C.F., Persson M.A., Koenig S., Chanock R.M., Lerner R.A. // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1991, V.88, №22, P.10134-10137[5] Zhu P., Chertova E., Bess J., Lifson J.D., Arthur L.O., Liu J., Taylor K.A., Roux K.H. // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2003, V.100, №26, P.15812-15817[6] Pancera M., Zhou T., Druz A., Georgiev I.S., Soto C., Gorman J., Huang J., Acharya P., Chuang G.Y., Ofek G. // Nature 2014, V.514, №7523, P.455-461[7] Nowak S.A., Chou T. // Biophys. J. 2009, V.96, №7, P.2624-36[8] Johnson W.E., Desrosiers R.C. // Annu. Rev. Med. 2002, V.53, №1, P.499-518[9] Gray E.S., Moore P.L., Choge I.A., Decker J.M., Bibollet-Ruche F., Li H., Leseka N., Treurnicht F., Mlisana K., Shaw G.M. // Virology Journal 2007, V.81, №12, P.6187-6196[10] Frost S.D.W., Wrin T., Smith D.M., Kosakovsky Pond S.L., Liu Y., Paxinos E., Chappey C., Galovich J., Beauchaine J., Petropoulos C.J. // Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2005, V.102, №51, P.18514-18519[11] Moore P.L., Gray E.S., Wibmer C.K., Bhiman J.N., Nonyane M., Sheward D.J., Hermanus T., Bajimaya S., Tumba N.L., Abrahams M.R. // Nat. Med. 2012, V.18, №11, P.1688-1692[12] Malenbaum S.E., Yang D., Cavacini L., Posner M., Robinson J., Cheng-Mayer C. // Virology Journal 2000, V.74, №23, P.11008-11016[13] Zhou T., Georgiev I., Wu X., Yang Z.Y., Dai K., Finzi A., Kwon Y. Do., Scheid J.F., Shi W., Xu L. // Science. 2010, V.329, №5993, P.811-817[14] McLellan J.S., Pancera M., Carrico C., Gorman J., Julien J.P., Khayat R., Louder R., Pejchal R., Sastry M., Dai K. // Nature 2011, V.480, №7377, P.336-343[15] Kong L., Lee J.H., Doores K.J., Murin C.D., Julien J.P., McBride R., Liu Y., Marozsan A., Cupo A., Klasse P.J. // Nat. Struct. Mol. Biol. 2013, V.20, №7, P.796-803[16] Guenaga J., Wyatt R.T. // PLoS Pathog. 2012, V.8, №7, e1002806[17] Scharf L., Scheid J.F., Lee J.H., West A.P., Chen C., Gao H., Gnanapragasam P.N.P., Mares R., Seaman M.S., Ward A.B. // Cell Rep. 2014, V.7, №3, P.785-795[18] Muster T., Steindl F., Purtscher M., Trkola A., Klima A., Himmler G., Rüker F., Katinger H. // Virology Journal 1993, V.67, №11, P.6642-6647[19] Buchacher A., Predl R., Strutzenberger K., Steinfellner W., Trkola A., Purtscher M., Gruber G., Tauer C., Steindl F., Jungbauer A. // AIDS Res. Hum. Retroviruses. 1994, V.10, №4, P.359-369[20] Montefiori D.C., Pantaleo G., Fink L.M., Zhou J.T., Zhou J.Y., Bilska M., Miralles G.D., Fauci A.S. // J. Infect. Dis. 1996, V.173, №1, P.60-67[21] Dhillon A.K., Donners H., Pantophlet R., Johnson W.E., Decker J.M., Shaw G.M., Lee F.-H., Richman D.D., Doms R.W., Vanham G. // Virology Journal 2007, V.81, №12, P.6548-6562[22] Gray E.S., Taylor N., Wycuff D., Moore P.L., Tomaras G.D., Wibmer C.K., Puren A., DeCamp A., Gilbert P.B., Wood B. // Virology Journal 2009, V.83, №17, P.8925-8937[23] Simek M.D., Rida W., Priddy F.H., Pung P., Carrow E., Laufer D.S., Lehrman J.K., Boaz M., Tarragona-Fiol T., Miiro G. // Virology Journal 2009, V.83, №14, P.7337-7348[24] Li Y., Svehla K., Louder M.K., Wycuff D., Phogat S., Tang M., Migueles S.A., Wu X., Phogat A., Shaw G.M. // Virology Journal 2009, V.83, №2, P.1045-1059[25] Walker L.M., Simek M.D., Priddy F., Gach J.S., Wagner D., Zwick M.B., Phogat S.K., Poignard P., Burton D.R. // PLoS Pathog. 2010, V.6, №8, e1001028[26] Thèze J., Chakrabarti L.A., Vingert B., Porichis F., Kaufmann D.E. // Clin. Immunol. 2011, V.141, №1, P.15-30[27] Cao Y., Qin L., Zhang L., Safrit J., Ho D.D. // N. Engl. J. Med. 1995, V.332, №4, P.201-208[28] Sather D.N., Armann J., Ching L.K., Mavrantoni A., Sellhorn G., Caldwell Z., Yu X., Wood B., Self S., Kalams S. // Virology Journal 2009, V.83, №2, P.757-769[29] Doria-Rose N.A., Klein R.M., Manion M.M., O’Dell S., Phogat A., Chakrabarti B., Hallahan C.W., Migueles S.A., Wrammert J., Ahmed R. // Virology Journal 2009, V.83, №1, P.188-199[30] Hraber P., Seaman M.S., Bailer R.T., Mascola J.R., Montefiori D.C., Korber B.T. // AIDS. 2014, V.28, №2, P.163-169[31] Euler Z., van den Kerkhof T.L.G.M., van Gils M.J., Burger J.A., Edo-Matas D., Phung P., Wrin T., Schuitemaker H. // Virology Journal 2012, V.86, №4, P.2045-2055[32] Burton D.R., Pyati J., Koduri R., Sharp S.J., Thornton G.B., Parren P.W., Sawyer L.S., Hendry R.M., Dunlop N., Nara P.L. // Science. 1994, V.266, №5187, P.1024-1027[33] Scanlan C.N., Pantophlet R., Wormald M.R., Ollmann Saphire E., Stanfield R., Wilson I.A., Katinger H., Dwek R.A., Rudd P.M., Burton D.R. // Virology Journal 2002, V.76, №14, P.7306-7321[34] Mouquet H., Scheid J.F., Zoller M.J., Krogsgaard M., Ott R.G., Shukair S., Artyomov M.N., Pietzsch J., Connors M., Pereyra F. // Nature 2010, V.467, №7315, P.591-595[35] Zwick M.B., Jensen R., Church S., Wang M., Stiegler G., Kunert R., Katinger H., Burton D.R. // Virology Journal 2005, V.79, №2, P.1252-1261[36] Nelson J.D., Brunel F.M., Jensen R., Crooks E.T., Cardoso R.M.F., Wang M., Hessell A., Wilson I.A., Binley J.M., Dawson P.E. // Virology Journal 2007, V.81, №8, P.4033-4043[37] Ferrantelli F., Rasmussen R.A., Hofmann-Lehmann R., Xu W., McClure H.M., Ruprecht R.M. // Vaccine. 2002, V.20, S4, P.A61-A65[38] Wu X., Yang Z.Y., Li Y., Hogerkorp C.M., Schief W.R., Seaman M.S., Zhou T., Schmidt S.D., Wu L., Xu L. // Science. 2010, V.329, №5993, P.856-861[39] Walker L.M., Phogat S.K., Chan-Hui P.Y., Wagner D., Phung P., Goss J.L., Wrin T., Simek M.D., Fling S., Mitcham J.L. // Science. 2009, V.326, №5950, P.285-289[40] Georgiev I.S., Doria-Rose N.A., Zhou T., Kwon Y. Do., Staupe R.P., Moquin S., Chuang G.Y., Louder M.K., Schmidt S.D., Altae-Tran H.R. // Science. 2013, V.340, №6133, P.751-756[41] Tong J., Bendahhou S., Chen H., Agnew W.S. // Nucleic Acids Res. 1994, V.22, №15, P.3253-3254[42] Binley J.M., Lybarger E.A., Crooks E.T., Seaman M.S., Gray E., Davis K.L., Decker J.M., Wycuff D., Harris L., Hawkins N. // Virology Journal 2008, V.82, №23, P.11651-11668[43] Li Y., O’Dell S., Walker L.M., Wu X., Guenaga J., Feng Y., Schmidt S.D., McKee K., Louder M.K., Ledgerwood J.E. // Virology Journal 2011, V.85, №17, P.8954-8967[44] Wu X., Zhou T., Zhu J., Zhang B., Georgiev I., Wang C., Chen X., Longo N.S., Louder M., McKee K. // Science. 2011, V.333, №6049, P.1593-1602[45] Scheid J.F., Mouquet H., Ueberheide B., Diskin R., Klein F., Oliveira T.Y.K., Pietzsch J., Fenyo D., Abadir A., Velinzon K. // Science. 2011, V.333, №6049, P.1633-1637[46] Falkowska E., Ramos A., Feng Y., Zhou T., Moquin S., Walker L.M., Wu X., Seaman M.S., Wrin T., Kwong P.D. // Virology Journal 2012, V.86, №8, P.4394-4403[47] Kwong P.D., Mascola J.R. // Immunity. 2012, V.37, №3, P.412-425[48] Diskin R., Scheid J.F., Marcovecchio P.M., West A.P., Klein F., Gao H., Gnanapragasam P.N.P., Abadir A., Seaman M.S., Nussenzweig M.C. // Science. 2011, V.334, №6060, P.1289-1293[49] Moulard M., Lortat-Jacob H., Mondor I., Roca G., Wyatt R., Sodroski J., Zhao L., Olson W., Kwong P.D., Sattentau Q.J. // Virology Journal 2000, V.74, №4, P.1948-1960[50] Bonsignori M., Hwang K.K., Chen X., Tsao C.-Y., Morris L., Gray E., Marshall D.J., Crump J.A., Kapiga S.H., Sam N.E. // Virology Journal 2011, V.85, №19, P.9998-10009[51] Walker L.M., Huber M., Doores K.J., Falkowska E., Pejchal R., Julien J.P., Wang S.K., Ramos A., Chan-Hui P.Y., Moyle M. // Nature 2011, V.477, №7365, P.466-470[52] Corti D., Lanzavecchia A. // Annu. Rev. Immunol. 2013, V.31, P.705-742[53] Pejchal R., Doores K.J., Walker L.M., Khayat R., Huang P.S., Wang S.K., Stanfield R.L., Julien J.P., Ramos A., Crispin M. // Science. 2011, V.334, №6059, P.1097-1103[54] Mouquet H., Scharf L., Euler Z., Liu Y., Eden C., Scheid J.F., Halper-Stromberg A., Gnanapragasam P.N.P., Spencer D.I.R., Seaman M.S. // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2012, V.109, №47, P.E3268-E3277[55] Blattner C., Lee J.H., Sliepen K., Derking R., Falkowska E., de la Peña A.T., Cupo A., Julien J.P., van Gils M., Lee P.S. // Immunity. 2014, V.40, №5, P.669-680[56] Falkowska E., Le K.M., Ramos A., Doores K.J., Lee J.H., Blattner C., Ramirez A., Derking R., van Gils M.J., Liang C.H. // Immunity. 2014, V.40, №5, P.657-668[57] Huang J., Ofek G., Laub L., Louder M.K., Doria-Rose N.A., Longo N.S., Imamichi H., Bailer R.T., Chakrabarti B., Sharma S.K. // Nature 2012, V.491, №7424, P.406-412[58] Chuang G.Y., Acharya P., Schmidt S.D., Yang Y., Louder M.K., Zhou T., Kwon Y. Do., Pancera M., Bailer R.T., Doria-Rose N.A. // Virology Journal 2013, V.87, №18, P.10047-10058[59] Binley J.M., Wrin T., Korber B., Zwick M.B., Wang M., Chappey C., Stiegler G., Kunert R., Zolla-Pazner S., Katinger H. // Virology Journal 2004, V.78, №23, P.13232-13252[60] Cardoso R.M.F., Brunel F.M., Ferguson S., Zwick M., Burton D.R., Dawson P.E., Wilson I.A. // J. Mol. Biol. 2007, V.365, №5, P.1533-1544[61] Corti D., Langedijk J.P.M., Hinz A., Seaman M.S., Vanzetta F., Fernandez-Rodriguez B.M., Silacci C., Pinna D., Jarrossay D., Balla-Jhagjhoorsingh S. // PLoS One. 2010, V.5, №1, e8805[62] Zwick M.B., Labrijn A.F., Wang M., Spenlehauer C., Saphire E.O., Binley J.M., Moore J.P., Stiegler G., Katinger H., Burton D.R. // Virology Journal 2001, V.75, №22, P.10892-10905[63] Pejchal R., Gach J.S., Brunel F.M., Cardoso R.M., Stanfield R.L., Dawson P.E., Burton D.R., Zwick M.B., Wilson I.A. // Virology Journal 2009, V.83, №17, P.8451-8462[64] Pietzsch J., Scheid J.F., Mouquet H., Klein F., Seaman M.S., Jankovic M., Corti D., Lanzavecchia A., Nussenzweig M.C. // J. Exp. Med. 2010, V.207, №9, P.1995-2002[65] Liao H.X., Lynch R., Zhou T., Gao F., Alam S.M., Boyd S.D., Fire A.Z., Roskin K.M., Schramm C.A., Zhang Z. // Nature 2013, V.496, №7446, P.469-476[66] Bonsignori M., Montefiori D.C., Wu X., Chen X., Hwang K.K., Tsao C.Y., Kozink D.M., Parks R.J., Tomaras G.D., Crump J.A. // Virology Journal 2012, V.86, №8, P.4688-4692[67] Klein F., Gaebler C., Mouquet H., Sather D.N., Lehmann C., Scheid J.F., Kraft Z., Liu Y., Pietzsch J., Hurley A. // J. Exp. Med. 2012, V.209, №8, P.1469-1479