Исследователи из Корнельского и Северо-Западного университетов разработали быстрый бесклеточный метод создания вакцин-наночастиц, имитирующих вирусы на молекулярном уровне. Это даёт мощный новый инструмент для борьбы с возникающими пандемиями.
Суть метода
Используя технику прямого введения полноразмерных вирусных мембранных белков в синтетические липидные пузырьки, называемые липосомами, учёные создают кандидатные вакцины за несколько часов, а не недель или месяцев. Это может проложить путь к более быстрым и адаптируемым стратегиям иммунизации против смертельных вирусов, таких как Нипах.
Результаты исследования
Исследование, представленное в статье «Бесклеточная экспрессия трансмембранных белков вируса Нипах для разработки вакцины на основе протеолипосом», опубликовано в журнале ACS Nano.
Исследование сосредоточено на вирусе Нипах — неврологическом и респираторном заболевании с летальностью до 75%, для которого в настоящее время нет одобренных методов лечения или вакцин. Всемирная организация здравоохранения включает Нипах в список вирусов с пандемическим потенциалом.
Команда исследователей начала разработку вакцины во время пандемии COVID-19, осознавая необходимость более быстрых методов разработки вакцин.
«В некотором смысле нам повезло с COVID-19, поскольку уже было проведено много исследований коронавирусов, что позволило ведущим учёным понять, какие эффективные антигены должны быть доставлены в вакцине», — сказал Камат.
«Но это могло бы легко не сработать в случае будущей эпидемии, когда о потенциальном вирусе известно меньше. Нам нужны способы быстрой сборки и проверки составов вакцин, которые представляют наиболее эффективные белки для данного вируса», — добавил он.
Перспективы
Помимо результатов, специфичных для вируса Нипах, платформа может быть адаптирована для борьбы с широким спектром вирусных угроз или даже для создания терапевтических вакцин против рака. Простота и скорость метода делают его особенно перспективным для обеспечения глобального доступа к вакцинам, особенно в районах с ограниченными возможностями охлаждения и инфраструктурой.
Новый подход позволяет быстро создавать компоненты вакцины без использования живых клеток, что сокращает время и сложность, обычно связанные с разработкой традиционных вакцин.
Система производит мембранные белки, которые могут складываться и встраиваться в липидные везикулы без помощи белковых шаперонов, которые обычно требуются внутри живых клеток.
«Устраняя необходимость в живых клетках для производства этих вакцинных частиц, мы больше не ограничены специфическими условиями, необходимыми для поддержания этих живых клеток», — сказал Даниэль. «Это означает, что мы можем производить эти вакцины в более простых условиях, что приводит к значительному сокращению времени производства».
Как работает метод
Команда разработала новый метод создания крошечных пузырьков на основе жира, называемых липосомами, которые копируют структуру настоящих вирусов. Эти пузырьки демонстрируют важные белки вируса Нипах на своей поверхности, что помогает иммунной системе распознавать и реагировать на потенциальную инфекцию.
В этом исследовании исследователи добавили два ключевых белка Нипах, NiV F и NiV G, в липосомы. NiV F помогает вирусу сливаться с клетками-хозяевами, а NiV G помогает ему прикрепляться. Чтобы улучшить производство этих белков и их встраивание в липосомы, команда удалила сегмент из NiV F, который обычно направляет белок в нужную органеллу в живой клетке, но это не нужно при работе вне клеток, что упрощает работу.
Они также скорректировали типы жиров в липосоме, добавив такие ингредиенты, как фосфатидилэтаноламин и фосфатидилсерин, которые сделали мембрану более гибкой и помогли белкам лучше встраиваться. Эти изменения привели к усилению иммунного ответа.
Исследователи также добавили в смесь липосом липид А — ингредиент, который помогает усилить иммунный ответ. Мыши, которым вводили липосомы с обоими вирусными белками и липидом А, вырабатывали больше антител, чем те, которым вводили более простые версии. Среди двух протестированных белков NiV G вызывал более сильный иммунный ответ, что делает его доминирующим.
«Прелесть этой системы и подхода к разработке рецептур заключается в том, что мы можем создавать вакцинные частицы с определёнными компонентами, которые позволяют нам тестировать влияние каждого компонента на иммунный ответ», — сказал Даниэль.
«Эта возможность адаптации означает, что мы можем производить вакцинные частицы, оптимизированные для наилучшей производительности, одновременно изучая, какие компоненты способствуют этому успеху».
Источник: [Cornell University](http://www.cornell.edu/)