Для многих слово EV означает "электромобиль". Для исследователей из Гарвардского университета и Университета Небраски-Линкольна это сокращение означает еще одно транспортное средство - наноскопическое, которое может помочь упростить разработку и доставку вакцин по всему миру.

Перепрофилировав один из естественных транспортных средств человеческого организма, команда Гарвард-Небраска разработала платформу для вакцин, которая может уменьшить некоторые инженерные проблемы, требования к хранению и побочные эффекты вакцин для борьбы с эпидемией ВИЧ и пандемией COVID-19. Платформа команды также показала многообещающие результаты в ранних испытаниях на мышах, увеличивая выработку антител при борьбе с ВИЧ и повышая выживаемость при гриппе.

"Мы считаем, что эта система доставки может усилить иммунный ответ, особенно путем выработки антител против вирусной инфекции", - сказал Ши-Хуа Сян, доцент ветеринарной медицины и биомедицинских наук в Небраске.

Исторически вакцины состоят из ослабленных или инактивированных вирусов, которые распознаются иммунной системой человека, которая отвечает антителами и клеточным усилением, способным запоминать и впоследствии бороться с инфекционными формами этих вирусов. Однако по соображениям безопасности и эффективности многие вакцины теперь состоят из белков-фиксаторов, покрывающих поверхность вирусов - так называемых антигенов, которые иммунная система распознает как угрозу проникновения в клетки.

Но чтобы стимулировать распознавание и иммунитет, поверхностные антигены в вакцинах должны принимать те же трехмерные позы, которые они принимают на самих вирусах. К сожалению для вакцинологов, придание антигенам их родной конфигурации может оказаться сложной задачей.

Генетический материал ВИЧ, например, заключен в оболочку, которая также стабилизирует один из ключевых белков, выступающих из нее. Убедить белок сохранить эту конфигурацию, когда он вырван из своей вирусной основы, может означать сопряжение его с аналогичной поверхностью или даже встраивание определенных генов в его ДНК, что требует времени и денег.

За 20 с лишним лет работы над вакцинами против ВИЧ Сян часто сам занимался этими подвигами белковой инженерии. Затем, в сентябре 2017 года, Куан Лу из Гарварда посетил Линкольн, чтобы провести семинар по новому типу внеклеточных везикул: наноскопических частиц, заключенных в двойной слой липидов, которые переносят нуклеиновые кислоты и другие грузы по организму.

Сян, присутствовавший на выступлении Лу, знал, что липидные бислои образуют мембраны не только EV и клеток, но и многих вирусов. Процесс почкования, в результате которого образовались EV Лу, также похож на процесс образования вирусов. И EV были примерно того же размера, что и их вирусные аналоги. Это сходство заставило Сяна задуматься.

"Я подумал, - сказал он, - что, возможно, мы могли бы сотрудничать в исследовании".

Вместе с коллегами Сян и Лу вскоре начали исследовать, может ли новый EV последнего набирать вирусные антигены на свою поверхность, фиксировать их и в конечном итоге стимулировать иммунный ответ на них. Исследователи начали с введения EV в белок гриппа, который из-за своего присутствия во многих различных штаммах гриппа стал предметом поиска универсальной вакцины против гриппа. Один конкретный домен EV не только притянул и соединился с антигеном гриппа, но и способствовал образованию большего количества EV, чем можно было бы ожидать.

Воодушевившись, команда испытала полученную EV на мышах. В то время как мыши, заболевшие гриппом без вакцины, выживали менее чем в 30% случаев, мыши, получившие три дозы вакцины на основе EV, выживали в 60-70% случаев. Вакцина стимулировала высокий уровень антител, обнаружили исследователи, которые затем связывались с вирусом гриппа и нейтрализовали его. Когда исследователи заменили антиген гриппа на белок ВИЧ, они снова увидели многообещающую выработку нейтрализующих антител в сыворотке мышей, иммунизированных вакциной.

Сян сказал, что эта платформа может похвастаться парой преимуществ даже перед мРНК-вакцинами, которые работают, заставляя клетки вырабатывать антигены и доказали свою эффективность против вируса SARS-CoV-2, вызвавшего COVID-19. По его словам, по сравнению с мРНК-вакцинами, которые поставляются в замороженном виде и могут со временем разрушаться, вакцина на основе EV обладает большей стабильностью и должна оставаться жизнеспособной при более высоких температурах.

Эти преимущества, по словам Сяна, могут в конечном итоге вывести платформу EV на передовые позиции в разработке, производстве и доставке вакцин.

Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.