Исследователи из Северо-Западного университета (Northwestern University, г. Эванстон, США) сообщают, что разработанная ими вакцина на основе сферической нуклеиновой кислоты полностью защитила группу привитых мышей от ковида. Смертельная (проверено на контрольной группе животных, полностью погибшей ради науки) доза SARS-CoV-2 была побеждена иммунитетом, возникшем после введения новой вакцины. Но задача учёных — не просто создать ещё одно антиковидное средство, а построить технологическую базу для борьбы с ещё неизвестными угрозами: очевидно, что человечество не последний раз сталкивается с новыми для себя эволюционирующими вирусами.
Подробности раскрыты в научной статье, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences (в открытом доступе на английском языке).
«Что отличает нашу вакцину от других вакцин, так это подход, который мы используем для её разработки, — говорит доктор Мишель Тепленски (Michelle Teplensky), одна из авторов публикации в PNAS. — Ещё несколько лет назад люди сосредотачивались на выборе верной цели для тренировки иммунной системы и правильного стимулятора для её активации, но не на том, как эти компоненты должны быть организованы структурно и представлены организму».
Наноструктуры, известные как SNAs, Spherical Nucleic Acids, сферические нуклеиновые кислоты, благодаря своей форме проникают в иммунные клетки особенно эффективно. В лабораториях Северо-Западного университета экспериментально определили идеальное соотношение между плотностью оболочки и ядра сферической нуклеиновой кислоты, которое дает наиболее мощный иммунный ответ.
Опыты со SNAs проводятся с начала XXI века. На животных моделях показана эффективность этих структур в терапии нескольких видов раковых заболеваний. Руководитель исследования, профессор Чад А. Миркин (Chad Alexander Mirkin, самый цитируемый нано-химик последних двух десятилетий, под его началом созданы и развиваются SNAs) уверен, что препараты на основе сферической нуклеиновой кислоты могут быть эффективны и в борьбе с инфекциями.
«Это замечательная демонстрация рациональной вакцинологии — идея в том, что структура вакцины, а не только её компоненты, может оказывать глубокое влияние на эффективность, — замечает Миркин. — Мы ранее показали, что это относится к иммунотерапии рака, и теперь впервые продемонстрировали, что это работает и в случае инфекционного заболевания».
Раньше вакцины разрабатывались годами и десятилетиями. Но COVID-19 заставил работать быстрее. Для данного проекта Миркин сформировал совсем небольшую научную группу — её ядром были Тепленски (постдокторант в лаборатории Миркина) и докторант Макс Дистлер (Max E. Distler). Перед молодыми учёными стояла задача оценить перспективы SNA как платформы для создания мощной вакцины. Они завершили работу всего за девять месяцев — примерно то же время, что сейчас уходит на разработку вакцины у некоторых коммерческих разработчиков.
Типичная антивирусная вакцина — смесь молекул вируса (т.н. антигены), которые сообщают иммунной системе, какова будет её цель (вирус), с другими молекулами (т. н. адъюванты), стимулирующими иммунную систему. Поскольку это смесь отдельных молекул, не связанных друг с другом, не все иммунные клетки пациентов получают достаточную дозу и антигенов, и адъювантов.
Вот где и требуется структура. Миркин вводит термин «рациональная вакцинология», чтобы показать, как совместная доставка и время приёма двух компонентов через одну наночастицу могут сделать вакцины более эффективными. Крошечные изменения на наноуровне обещают большие последствия для эффективности и предсказуемости вакцины.
Как устроена нановакцина? Антиген (часть печально известного спайкового белка COVID-19) упакован в ядре SNA; а специфическая последовательность ДНК, которая, как известно, стимулирует иммунную систему (адъювант), выступает в качестве окружающей ядро радиальной оболочки. Исследователи вводили препарат мышам под кожу, вызывая иммунный ответ на спайковый белок, а затем контролировали выработку антител в течение нескольких недель после инъекции. Оказалось, что такая вакцина вызывает на порядок более сильный иммунный ответ, чем простая смесь действующих компонентов.
Макс Дистлер отметил:
«В этом исследовании, хотя результаты довольно впечатляющие, не стояло цели конкурировать с существующими ковидными вакцинами. Мы готовимся к следующей мутации или следующей болезни, нуждающейся в высокоструктурированной вакцине, потому что в будущем обязательно возникнет ещё какая-то болезнь».
По словам исследователей, подход может быть применён и для борьбы с трудноизлечимыми заболеваниями, такими как ВИЧ/СПИД.