Науковці з Массачусетського технологічного інституту (МТІ) розробили новий тип вакцини, яку можна виготовити всього за тиждень у відповідь на спалах інфекційного захворювання. Вакцину, що обіцяє стати революційною, зі 100% ефективністю випробували на мишах проти таких патогенів, як Ебола, грип H1N1 та Toxoplasma gondii.
Вакцина складається з послідовностей матричної РНК, яку можна пристосувати до кодування білків будь-яких вірусних, бактеріальних чи паразитарних мікроорганізмів. Нанорозмірні молекулярні контейнери доставляють їх у клітини та викликають імунну відповідь організму. Окрім інфекційних хвороб, дослідники на основі цього методу також прагнуть створити вакцину від раку, навчаючи імунну систему розпізнавати і знищувати пухлини.
«Цей підхід дозволяє створити вакцину всього за сім днів, що дає змогу швидко реагувати на спалахи інфекційних захворювань», – каже професор відділу хімічної інженерії МІТ Денієл Андерсон. Андерсон – один зі співавторів статті, що описує відкриття в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences. Керівниками проекту та головними авторами стали Джасдаве Чагал з Інституту біомедичних досліджень ім. Е. Вайтхеда при МТІ та Омар Хан з Інституту інтегративних досліджень раку ім. Д. Коха.
Більшість традиційних вакцин містять дезактивовані форми вірусів та інших патогенів. Щоб їх виготовити, як правило, потрібно багато часу. Крім того, для деяких захворювань вони небезпечні. В іншому типі вакцин імунну відповідь викликають білки, які продукують бактерії. Але імунна відповідь від цих вакцин часто недостатня, тому вони потребують підсилення за допомогою спеціальних хімічних речовин, званих ад’ювантами.
Перевагою РНК-вакцини є те, що вона спонукає клітини організму самостійно продукувати багато копій білків. Це зумовлює сильнішу імунну відповідь, ніж коли вводити самі білки. Ідея використовувати матричну РНК як вакцину існує вже 30 років, однак досі не було безпечного і ефективного способу її доставки.
Чагал і Хан вирішили помістити РНК вакцину в наночастинки, створені з розгалужених молекул дендримерів. Перевага цих молекул полягає в тому, що дослідники можуть надавати їм тимчасовий позитивний заряд, який дозволяє формувати тісні асоціації з негативно зарядженою РНК. Спонукаючи дендримери згортатися над собою, науковці створили сферичні частинки діаметром близько 150 нанометрів, запакувавши всередині них молекули РНК. Розмір цих частинок приблизно такий самий, як у вірусів, що дозволяє їм входити у клітини за допомогою однакових поверхневих білків, які використовують і віруси. Доставлені таким способом молекули можна запрограмувати на виготовлення саме такої кількісті білків, скільки потрібно для адекватної імунної відповіді. Важливо те, що вакцина стимулює обидві частини імунного захисту організму – антитіла та Т-клітини.
Вакцина зарекомендувала себе 100%-ефективною в тестах на мишах, яких піддали впливу патогенів Еболи, H1N1 та Toxoplasma gondii. «Нам вдалося викликати повну імунну відповідь з боку антитіл та Т-клітин, незалежно від того, який патоген обрати», – стверджує Омар Хан.
Автори дослідження також переконані, що РНК-вакцина може бути безпечнішою, ніж вакцина на основі ДНК (яку альтернативно також розробляють), адже РНК не потрапляє в геном особи і не викликає мутації.
Нова РНК-вакцина обіцяє стати особливо корисною проти грипу, оскільки найпоширеніший метод виготовлення вакцин від грипу, що передбачає вирощування штамів вірусу всередині курячих яєць, триває місяцями. Це означає, що швидко виготовити вакцину у випадку пандемії, зумовленої мутованим штамом, як це сталось у 2009 р. з вірусом H1N1, неможливо. «Як правило, вакцина стає доступною вже після того, як епідемія пройшла. Тепер, я думаю, є спосіб втрутитися під час спалаху», – стверджує Джасдаве Хан.
«Існує потенціал застосування цього методу не лише до патогенів, описаних в дослідженні, але й до багатьох інших, включаючи невідомі віруси. У відповідь на природну чи техногенну пандемію вакцину з ним можна буде створити всього за тиждень», – каже професор хірургії зі Школи медицини ім. Т. Ґейзела при Дартмутському коледжі.
Хан та Чагал вже планують розпочати кампанію ліцензування та комерціалізації цієї технології. Крім того, вони сподіваються отримати таким способом вакцини проти вірусу Зіка та хвороби Лайма. У перспективі РНК-вакцину можна використовувати і проти раку. Для цього вчені обрали мішенями гени, які вмикаються лише під час ембріонного росту і в дорослих людей зазвичай сплячі. Саме вони часто реактивуються у типі раку, званого не-мікроклітинною легеневою карциномою.
Anne Trafton
Engineers design programmable RNA vaccines
MIT, 4/07/2016
Зреферував Євген Ланюк
09.07.2016