Почему следующее поколение вакцин на основе мРНК должно стать еще лучше

Вакцины на основе мРНК изготавливаются быстро и просто, а вирусоподобные наночастицы вызывают более сильный иммунный ответ. Теперь эти два подхода объединяются.

Вакцины на основе матричной РНК (мРНК) и вакцины на основе белковых наночастиц, разработанные с помощью компьютерных технологий, были впервые лицензированы во время пандемии COVID-19. Оба методы вакцинации обладают взаимодополняющими иммунологическими преимуществами, которые обеспечивают сильную мотивацию для их сочетания. Грейс Хендрикс из Вашингтонского университета и ее коллеги показали, что мРНК-версия вакцины из наночастиц коронавируса вызывает у мышей иммунный ответ, который во много раз сильнее, чем у стандартной мРНК-вакцины. По мнению Хендрикс, некоторые из неприятных, но умеренных побочных эффектов вакцин на основе мРНК обусловлены немедленной реакцией организма на введенные мРНК и жировые частицы, в которые они заключены. При использовании более мощных вакцин дозу можно снизить. “Таким образом, сильный иммунный ответ остается прежним, но побочные эффекты будут ниже, если вы введете меньшую дозу”, - говорит она.

Первые в мире вакцины состояли из ослабленных “живых” вирусов, которые очень эффективны, но могут представлять опасность для людей с ослабленной иммунной системой. Затем появились инактивированные вакцины, содержащие “мертвые” вирусы, которые более безопасны, но сложны в изготовлении. Следующим достижением стали белковые субъединичные вакцины, которые обычно содержат только внешние белки вирусов. Они даже безопаснее, чем инактивированные вакцины, но свободно плавающие белки, как правило, не вызывают сильного иммунного ответа. Поэтому разработчики вакцин начали встраивать вирусные белки в крошечные сферы, которые для иммунной системы выглядят как вирус, но при этом так же безопасны, как и белковые субъединичные вакцины. Один из способов сделать это - модифицировать существующие белки, чтобы они сами собирались в крошечные шарики (наночастицы), из которых выступают вирусные белки.

Во время пандемии коллеги Хендрикс создали вакцину из наночастиц против Covid-19 под названием Skycovion. Она была одобрена в Южной Корее в 2022 году, но к тому времени вакцины на основе мРНК уже получили большое развитие, поэтому Skycovion широкого распространения не получила. Вакцины на основе мРНК изготавливаются гораздо быстрее и проще, чем вакцины на основе белков, потому что они состоят из рецептур для производства белков, а клетки нашего организма выполняют самую сложную часть работы по производству этих белков. Вирусные белки, кодируемые мРНК-вакцинами первого поколения, в конечном итоге выступают наружу клеток и вызывают лучший иммунный ответ, чем свободно плавающие белки, но не так эффективны, как вакцины на основе наночастиц.

Теперь Хендрикс и ее коллеги объединили преимущества обоих подходов. Используя SARS-CoV-2 в качестве модельной системы, они генетически соединили стабилизированный вариант домена, связывающего спайковый белковый рецептор (RBD), с белковой наночастицей, которую ранее разработали для оптимальной секреции клетками человека. После секреции наночастица образовывала монодисперсные и антигенно интактные комплексы, отображающие 60 копий RBD в иммуногенном массиве. По сравнению с мРНК-вакцинами, кодирующими закрепленный на мембране спайковый белок и секретируемый тример RBD, мРНК-вакцина, кодирующая наночастицу RBD, вызывала у мышей в 5-28 раз более высокие титры нейтрализующих антител.

Кроме того, вакцина с наночастицами RBD, “запускаемая с помощью мРНК”, вызывала более высокую частоту антигенспецифических CD8-Т-клеток, чем тот же иммуноген, который вводился в качестве адъювантного белка, и защищала мышей от заражения несколькими штаммами SARS-CoV-2. Эти результаты показывают, что доставка иммуногенов в виде белковых наночастиц с помощью мРНК, может сочетать преимущества обоих методов вакцинации. В более широком смысле, полученные данные подчеркивают полезность компьютерного проектирования белков в стратегиях генетической вакцинации.

Хендрикс и ее коллеги уже работают над созданием вакцин на основе наночастиц на основе мРНК, против гриппа, вируса Эпштейна-Барра, который может вызывать рак, и других вирусов. “Я с энтузиазмом отношусь к перспективам создания белковых наночастиц на основе мРНК для вакцин”, - говорит Уильям Шифф из Калифорнийского исследовательского института Скриппса, который разрабатывает вакцины против ВИЧ. “Я и мои коллеги опубликовали фантастические результаты по иммуногенности двух наночастиц, запускаемых с помощью мРНК, в клинических испытаниях. Эта новая статья является прекрасным дополнением к нашей работе”. Но, несмотря на потенциал вакцин с использованием мРНК, США недавно объявили о значительном сокращении финансирования их разработки.