Дизайнерские бактерии могут привести к созданию более эффективных вакцин
Исследователи из Техасского университета в Остине разработали набор из 61 нового штамма генетически модифицированных бактерий, которые могут повысить эффективность вакцин против таких заболеваний, как грипп, коклюш, холера и ВПЧ.
Эти штаммы E. coli, описанные в статье, опубликованной в журнале PNAS, представляют собой новый класс биологических адъювантов, которые могут изменить подход к разработке вакцин. Адъюванты — это вещества, добавляемые в вакцины для усиления иммунного ответа.
«В течение 70 лет использовались только соли алюминия. Они работали, но мы не до конца понимали почему, и у них были ограничения. Четыре года назад FDA одобрило первый биологический адъювант. Я думаю, наша работа — шаг вперёд. Это позволит нам проектировать вакцины гораздо более целенаправленно», — сказал Стивен Трент, доцент биологии.
Адъюванты были открыты в первые годы коммерческого производства вакцин, когда заметили, что случайно загрязнённые партии часто оказывались эффективнее чистых. «Их называют "грязным маленьким секретом" иммунологии», — отметил Трент.
Исследователи поняли, что можно намеренно добавлять свой «грязь» (адъювант) для создания двойного удара. Основной компонент вакцины (убитый или инактивированный патоген) «обучает» иммунную систему распознавать его и вырабатывать антитела. Адъювант усиливает этот ответ, запуская общую тревогу, что мобилизует больше агентов иммунной системы в кровотоке, где они могут научиться распознавать ключевой антиген.
Около 70 лет основным адъювантом были соли алюминия. В 2009 году FDA одобрило новую вакцину против вируса папилломы человека (ВПЧ) с адъювантом нового типа — модифицированной версией молекулы эндотоксина.
Эти молекулы, которые могут быть опасными, находятся на поверхности клеток многих бактерий. Люди эволюционировали, чтобы быстро их обнаруживать и реагировать. «В некоторых формах эндотоксин может убить вас. Но адъювант, называемый MPL, — это очень маленький, тщательно модифицированный его фрагмент, поэтому он способен запустить иммунный ответ, не переусердствуя», — пояснил Трент.
Трент и его коллеги пошли дальше. Вместо работы с инертным фрагментом эндотоксина они сконструировали бактерии E. coli для экспрессии эндотоксина во множестве конфигураций на поверхности клетки.
«Эти 61 штамм E. coli имеют разный профиль на своей поверхности. В каждом случае структура эндотоксина безопасна, но будет взаимодействовать с иммунной системой различными способами. Внезапно у нас появилось огромное потенциальное меню адъювантов для тестирования с разными типами вакцин», — сказала Бриттани Нидхэм, аспирант лаборатории Трента и первый автор статьи.
Одна форма может лучше работать с вакциной против холеры, другая — с коклюшной, третья — с будущей вакциной против ВИЧ. По мере разработки и тестирования новых штаммов E. coli и углубления понимания их взаимодействия с иммунной системой, учёные смогут более точно настраивать адъюванты.
«Я думаю, мы находимся на заре новой эры разработки вакцин. Долгое время вакцинология была полем проб и ошибок, "чёрным ящиком". Мы знали, что определённые вещи работают, но не до конца понимали почему. Теперь это меняется», — сказал Трент.
Дополнительное преимущество их системы в том, что E. coli можно сконструировать для экспрессии ключевых вирусных и бактериальных антигенов вместе с эндотоксином. Одна клетка может обеспечить двойной, или даже тройной удар, если экспрессировать антигены от нескольких заболеваний в одной E. coli. «Это делает возможной вакцину, обеспечивающую защиту от нескольких патогенов одновременно», — отметил Трент.
Трент и его коллеги работают над второй серией дизайнерских E. coli. Они также подали предварительный патент на свою систему и сотрудничают с университетом для поиска корпоративного партнёра для финансирования клинических испытаний.
«Это готово к работе. Я не могу предсказать, доберётся ли это до рынка. Но это очень похоже на уже одобренный адъювант, и мое чутьё подсказывает, что если компания возьмётся за испытания, он будет одобрен. Компания могла бы позвонить нам завтра, мы бы отправили им штамм, и они могли бы начать работу», — заключил Трент.