Частицы ДНК, имитирующие вирус, доставляют вакцину без побочных иммунных эффектов
Исследователи MIT доставили мышам тип вакцины, называемый вакциной из твердых частиц, используя имитирующий вирус каркас, сделанный из частиц ДНК вместо обычных белковых частиц. Он не только вызвал сильный иммунный ответ, но и позволил избежать нецелевых эффектов, которые иногда наблюдаются при использовании белков.
Вакцины в виде частиц* (рarticulate vaccines) обычно изготавливаются из каркаса вирусоподобных частиц на основе белка, несущих множество копий вирусного антигена. Поскольку они имитируют природный вирус, эти вакцины могут вызывать более сильный иммунный ответ, чем традиционные вакцины.
Они активируют В-клетки, которые производят антитела, специфичные к доставляемому антигену.
Однако одним из потенциальных недостатков вакцин в виде частиц является то, что белковый каркас может стимулировать выработку антител, нацеленных на него и антиген, который он несет, а также белка, снижая силу ответа иммунной системы на антиген. Кроме того, поскольку организм вырабатывает антитела против белковой платформы, это ограничивает ее будущее использование в качестве носителя вакцины, даже для другого вируса.
Теперь исследователи из Массачусетского технологического института разработали каркас на основе ДНК, который позволяет избежать этой проблемы и гарантирует, что иммунная система реагирует только на антиген, а не на платформу.
«Сама по себе наночастица ДНК иммуногенно молчалива», — сказал Дэниел Лингвуд, один из авторов исследования. «Если вы используете платформу на основе белка, вы получаете одинаково высокий уровень ответов антител как к платформе, так и к интересующему антигену, и это может затруднить повторное использование этой платформы, поскольку вы разовьете против нее высокоаффинную иммунную память».
Чтобы создать свои каркасы, исследователи применили технику «ДНК-оригами», которая включает в себя сворачивание ДНК так, чтобы она имитировала структуру вируса.
Этот метод позволяет прикреплять различные молекулы, такие как вирусные антигены, к определенным местам. Прикрепив рецептор-связывающую часть шипового белка SARS-CoV-2 к каркасу ДНК, они протестировали его на мышах. Ученые обнаружили, что животные не вырабатывают антитела к каркасу, как при использовании белкового каркаса, а вырабатывают только антитела к SARS-CoV-2.
«ДНК, которую мы обнаружили в этой работе, не вызывает антител, которые могут отвлечь внимание от интересующего белка», — говорят исследователи. «Вы можете себе представить, что ваши В-клетки и иммунная система полностью обучаются этому целевому антигену, и это то, чего вы хотите — чтобы ваша иммунная система была сфокусирована на интересующем антигене».
В отличие от Т-клеток, которые стимулируются другими типами вакцин, В-клетки могут сохраняться десятилетиями, обеспечивая долгосрочную защиту.
Результаты исследования показывают, что каркасы ДНК являются эффективной альтернативой белковым платформам, и без побочных эффектов. Исследователи сейчас изучают, можно ли их использовать для одновременной доставки различных вирусных антигенов для обеспечения защиты от ряда вирусов.
«Мы заинтересованы в том, чтобы выяснить, сможем ли мы научить иммунную систему обеспечивать более высокий уровень иммунитета против патогенов, устойчивых к традиционным вакцинным подходам, таких как грипп, ВИЧ и SARS-CoV-2», — сказал Дэниел Лингвуд.
Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.
*Вакцины в виде частиц — это тип вакцин, в которых используются частицы, часто наночастицы, для доставки антигенов в иммунную систему. Эти вакцины содержат специфические частицы, которые имитируют структуру патогенов или несут антигены, полученные из патогенов. Частицы могут состоять из белков, липидов, углеводов или других материалов.
Вакцины в виде частиц обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными вакцинами:
Усиленный иммунный ответ: Природа этих вакцин в виде частиц может усиливать иммунный ответ, имитируя естественное воздействие патогенов на иммунную систему.
Стабильность: Вакцины в виде частиц могут быть более стабильными, чем традиционные вакцины, что может быть важно при хранении и распространении, особенно в регионах с ограниченным доступом к холодильным установкам.
Нацеливание на конкретные иммунные клетки: Вакцины в виде частиц могут быть сконструированы таким образом, чтобы воздействовать на определенные типы иммунных клеток, усиливая иммунный ответ против целевого патогена.
Адъювантные свойства: Некоторые вакцины в виде частиц могут содержать адъюванты — вещества, которые усиливают иммунный ответ организма на вакцину.
Примерами вакцин в виде частиц являются вирусоподобные частицы (VLP), липосомы и вакцины на основе наночастиц. Эти вакцины были разработаны для лечения различных инфекционных заболеваний, включая грипп, вирус папилломы человека (ВПЧ) и COVID-19.