Biophysical characterization of HIV-1 vaccine candidates derived from gp41

Abstract

El desarrollo de una vacuna contra el VIH segura, efectiva y globalmente asequible ofrece la mayor esperanza para el futuro control de la pandemia de VIH-1. En este proyecto de tesis hemos presentado el estudio de las propiedades biofísicas de treinta y tres candidatos a vacuna contra el VIH-1 derivados de gp41. Estos candidatos a vacuna han sido racionalmente diseñados, producidos y estudiados inmunológicamente dentro de un proyecto de colaboración a gran escala financiado por el 7º Programa Marco de la U.E. de título ¿EUROpean consortium on NEUTralizing antibodies using gp41¿ (EURONEUT-41). El uso combinado de una amplia variedad de métodos y técnicas biofísicas, nos ha permitido: i) presentar una caracterización biofísica general de estos candidatos a vacuna contra el VIH-1, ii) Estudiar la capacidad de los anticuerpos ampliamente neutralizantes 2F5 y 4E10 de reconocer los epítopos de la región MPER de gp41 en la familia FP/PR de candidatos a vacuna y, iii) estudiar termodinámicamente la interacción de péptidos CHR sintéticos con antígenos seleccionados de la familia covNHR que exponen epítopos de la región NHR de gp41. Esta investigación se basa en un estudio previo de Krell y colaboradores (Sanofi Pasteur, Francia), en el que una serie de simples, dobles, triples y cuádruples mutantes de gp41 fueron analizados mediante Calorimetría diferencial de barrido (CDB) y dicroísmo circular (DC). Los autores discuten el impacto de estas mutaciones en la estructura proteica, en el contexto de generar antígenos basados en gp41 que se asemejen al estado de fusión intermedio. Basándonos en éstas y otras investigaciones, diseñamos una serie de nuevos candidatos a vacuna contra el VIH-1 clasificados en cinco familias, dependiendo de los epítopos que se pretendía exponer y de las estrategias de diseño seguidas. Tras su producción por PX¿ Therapeutics (Grenoble, Francia), todos los candidatos fueron caracterizados biofísicamente en términos de solubilidad, estado de oligomerización, estructura secundaria y terciaria, estabilidad térmica y exposición de epítopos. En base a estos resultados biofísicos, dos familias de antígenos de especial interés fueron seleccionadas para realizar una caracterización biofísica en profundidad. 1) Familia FP/PR. Uno de sus miembros, FPA2, fue seleccionado dentro de este proyecto para ensayos clínicos de fase I. De ahí nuestro interés en profundizar en el estudio de las interacciones con los anticuerpos neutralizantes 2F5 y 4E10 que reconocen la región MPER expuesta por estos constructos. En primer lugar, se estudió la afinidad de unión de estos anticuerpos con los antígenos FP/PR mediante ELISA de competición. Desafortunadamente, problemas relacionados con procesos de agregación y oligomerización nos impidieron obtener información termodinámica de estas interacciones mediante calorimetría de titulación isoterma (CTI). 2) Familia covNHR. Estos constructos fueron seleccionados por sus destacadas propiedades biofísicas y su alta afinidad por péptidos CHR que los han convertido en prometedores inhibidores de la entrada del VIH-1. Inicialmente, se estimó la afinidad de unión de péptidos CHR a estos antígenos mediante experimentos de titulación por DC en ultravioleta cercano. Después, el patrón termodinámico que gobierna estas interacciones se analizó mediante CTI.