Американские исследователи описали новый подход к созданию вакцин. Используя РНК патогена и наночастицы, препарат против новой инфекции можно получить за неделю — и подготовить иммунитет к встрече с болезнью. Подробный отчет о работе публикует журнал Proceedings of the National Academy of Sciences.
Почти всегда вакцинация состоит в введении убитых или сильно ослабленных частиц патогена, которые вызывают иммунную реакцию и развитие приобретенного иммунитета. Реже для этого применяют отдельные вирусные белки или даже их фрагменты: такие вакцины могут не вызывать достаточно мощного иммунного ответа и требуют добавления веществ, которые его стимулируют. При этом уже не одно десятилетие ученые пытаются создать вакцины на основе других вирусных компонентов — нуклеиновых кислот. И если использование для этого ДНК может быть чревато ее случайной интеграцией в геном хозяина, то вирусные РНК с этой точки зрения вполне безопасны. Кроме того, синтезированные на них отдельные белки вируса не могут привести к болезни, а лишь запускают мощную иммунную реакцию.
Однако до сих пор основным препятствием для РНК-вакцинации является сложность доставки фрагментов вирусной РНК в клетки, где с них мог бы начаться синтез белков: РНК очень лабильна и легко уничтожается растворенными в крови РНКазами, либо иммунной системой, либо нуклеазами внутри клетки. Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) во главе с профессором Дэниелем Андерсоном (Daniel Anderson) показали, что если РНК поместить в дендримерные наночастицы, это позволяет существенно продлить ее время жизни и превратить в эффективную вакцину.
Авторы использовали полиамины и модифицированный полиэтиленгликоль в качестве основы для получения разветвленной, древовидной структуры, которая удерживала РНК, взаимодействуя с ее фосфатными группами. Ученые показали, что частицы размерами порядка 150 нм способны проникать в клетку и «раскрываться» в ней, выпуская груз РНК в цитоплазму, где на этой матрице может начаться синтез белков.
В экспериментах использовались репликоны — «единицы удваивающейся РНК», полученные на основе вирусов конского энцефалита и тогавируса леса Семлики. В них вносились мРНК белков целевых агентов: гемагглютинин гриппа H1N1, гликопротеин эболавируса, либо целый набор белков токсоплазмы Toxoplasma gondii. По словам ученых, после внутримышечной инъекции «РНК-нановакцин» подопытным мышам у животных формировалась полноценная иммунная защита против вызываемых этими возбудителями опасных заболеваний, которая включала и антигены, и обученные Т-клетки. Животные оказались полностью подготовлены и после введения настоящих патогенов с успехом справились с инфекцией.
Однако важнее всего, по мнению авторов, скорость разработки таких вакцин. На каждую ученым потребовалось около недели, тогда как создание обычной вакцины принятыми до сих пор методами требует культивирования вируса в культурах клеток и занимает месяцы. «Мы уверены, что предложенная технология доставки станет гибким, масштабируемым и перспективным подходом к иммунизации», — заключают Дэниель Андерсон и его команда.
Роман Фишман