Новые вакцины на основе белка COVID-19 могут стать решающими в борьбе с пандемией
Существующие в настоящее время вакцины на основе мессенджерной РНК, как представляется, обеспечивают, по крайней мере, некоторую защиту от новых вариантов SARS-CoV-2, включая омикрон, особенно для людей, получивших бустеры.
Однако стоимость производства и необходимость в сверххолодном охлаждении ограничивают доступность этих вакцин в странах с низким и средним уровнем дохода. Именно здесь новые вакцины COVID-19 на основе белка - включая две кандидатуры, разработанные в Бостонской детской больнице - могут изменить ситуацию.
Вакцины на основе белков потенциально гораздо дешевле в производстве, чем вакцины на основе мРНК, и не требуют сверххолодного хранения. Это поможет получить больше вакцин в таких частях мира, как Африка, где уровень вакцинации в настоящее время очень низок.
Существующие вакцины COVID-19 основаны на полном белке шипа SARS-CoV-2. В отличие от них, обе вакцины Бостонского детского центра используют только часть шипа, а именно рецептор-связывающий домен или RBD. RBD - это та же часть, которая связывается с рецепторами ангиотензин-превращающего фермента 2 (ACE2) наших клеток. Но эти две вакцины используют совершенно разные методы для стимулирования иммунного ответа.
Команда под руководством Новалии Пишеша, доктора философии, Тибо Харманда, доктора философии, и Хидде Плоега, доктора философии, из Программы клеточной и молекулярной медицины, присоединила РБД к специальному виду антител, полученных от альпаки.
Это "нанотело", меньшее по размеру, чем человеческие антитела, направляет сегмент белка RBD непосредственно к антиген-представляющим клеткам - ключевым иммунным клеткам, которые затем "показывают" RBD другим иммунным клеткам, стимулируя более широкий иммунный ответ.
Нынешние вакцины COVID-19 предположительно стимулируют антигенпрезентирующие клетки, но только косвенно, говорит Плоэг. "Устранение посредника и прямое обращение к антигенпрезентирующим клеткам гораздо более эффективно", - говорит он. "Секретный соус - это таргетинг".
Для нацеливания на антигенпрезентирующие клетки команда разработала нанотела, которые распознают и прикрепляются к антигенам класса II главного комплекса гистосовместимости (MHC) на поверхности клеток. Как сообщается в выпуске PNAS от 2 ноября, вакцина вызвала сильный иммунный ответ против SARS-CoV-2 и его вариантов у мышей, стимулируя большое количество нейтрализующих антител против белка RBD. Она также вызвала сильный клеточный иммунитет, стимулируя Т-хелперные клетки, которые обеспечивают другие виды иммунной защиты.
В ходе испытаний команда успешно заморозила вакцину, а затем восстановила ее без потери эффективности. Она также оставалась стабильной и действенной в течение как минимум семи дней при комнатной температуре. Команда оформила патент на свою технологию и надеется привлечь биотехнологические или фармацевтические компании для дальнейшего тестирования вакцины и, в конечном счете, проведения клинических испытаний.
В рамках программы точных вакцин в Бостонской детской больнице Дэвид Даулинг, доктор философии, Офер Леви, доктор медицины, доктор философии, и его коллеги создали формулу вакцины COVID-19, которая может быть особенно эффективна для пожилых людей. В ней сочетается один и тот же фрагмент белка-шипа - RBD - с двумя адъювантами вакцины, молекулами, которые усиливают иммунный ответ.
"Сам по себе белок RBD обладает низкой иммуногенностью", - говорит Даулинг. "Поэтому люди использовали полный белок шипа, который сложнее производить в масштабах страны. С помощью выбранных нами адъювантов мы смогли сделать вакцину на основе белка RBD такой же эффективной, как и вакцина на основе мРНК с полным шипом"
Адъюванты были отобраны в результате исчерпывающего отбора, в ходе которого сравнивались несколько молекул в различных комбинациях. Как сообщается 16 ноября в журнале Science Translational Medicine, два адъюванта - гидроксид алюминия и CpG - оказались наиболее успешной комбинацией при добавлении к белку RBD.
Гидроксид алюминия, широко используемый адъювант, помогает антигенам вакцины дольше сохраняться в организме, чтобы иммунная система могла лучше их распознать. CpG усиливает иммунный ответ, стимулируя Toll-подобные рецепторы в системе врожденного иммунитета.
В ходе испытаний комбинация РБД и адъюванта вызвала сильный врожденный иммунный ответ в белых кровяных клетках пожилых людей, эквивалентный таковому в клетках молодых людей. У мышей она вызвала большое количество нейтрализующих антител во всех возрастных группах, аналогично нынешним мРНК-вакцинам на основе шипинга. В живом испытании она полностью защитила пожилых мышей от инфекции SARS-CoV-2.
"Наши иммунизированные пожилые мыши все еще имели высокий уровень функциональных антител почти год спустя", - отмечает Даулинг.
Многочисленные мутации "омикрон" включают 15 генетических модификаций белка RBD. Защитят ли от него вакцины COVID-19 на основе RBD? Хотя характеристики этого варианта и клинические исходы все еще активно изучаются, предполагается, что существующие вакцины будут продолжать защищать от госпитализации и смерти.
"Мы недостаточно знаем об омикроне, поэтому трудно оценить его влияние на вакцины на основе белка", - говорит Пишеша. Однако она отмечает, что разработанная ее командой вакцина на основе нанободи также вызывает реакцию CD8 Т-клеток против части РБД, которая остается нетронутой в штамме омикрон. "Это позволяет нам быть осторожно оптимистичными в том, что наша вакцина может достойно бороться с омикрон"
"Что касается того, насколько хорошо будут держаться ответы антител, мы уже начали работать над этой проблемой", - говорит он. "Мы отправили образцы сыворотки от различных иммунизированных мышей нашим коллегам из Университета Мэриленда для исследования способности нашей вакцины нейтрализовать омикрон и другие варианты. Мы должны получить первые данные через несколько недель"
