«Скрытные» липидные наночастицы модернизируют мРНК-вакцины
Новый материал, разработанный в Корнеллском университете, может значительно улучшить доставку и эффективность мРНК-вакцин, заменив широко используемый компонент, который у некоторых людей может вызывать нежелательные иммунные реакции.
МРНК-вакцины, способные «обучать» клетки производить белки для борьбы с вирусом, стали популярны за последние пять лет благодаря успеху в снижении тяжести заболевания COVID-19.
Один из методов доставки мРНК в клетки — упаковка её в жировые сферы, называемые липидными наночастицами (ЛНЧ), которые защищают её от разрушения. Однако распространённый компонент ЛНЧ — полиэтиленгликоль (PEG) — может провоцировать иммунный ответ у некоторых людей, что заставляет исследователей искать более биосовместимые материалы.
Профессор биомедицинской инженерии Шаои Цзян работает над заменой PEG-компонента в ЛНЧ на более адаптируемый и «скрытный» вариант. Исследование опубликовано в журнале Nature Materials.
Система доставки для мРНК-вакцины должна находить баланс: быть достаточно стабильной, чтобы защитить мРНК, но достаточно лабильной, чтобы высвободить её внутри клеток; достаточно скрытой, чтобы избежать иммунного надзора, но не настолько, чтобы мешать поглощению клеткой. PEG справляется с этой задачей, но вызывает нежелательные побочные эффекты у небольшой части людей.
«Тело человека в основном состоит из воды, поэтому если в кровоток попадает что-то с открытыми гидрофобными участками, как у PEG, наша иммунная система говорит: "Эй, это чужеродный материал" и вырабатывает антитела для его уничтожения», — пояснил Цзян. Это повышает вероятность неблагоприятной реакции на вакцину и мешает ей выполнять свою работу.
Иммунная система большинства людей уже готова бороться с PEG. Предыдущие исследования показывают, что у большинства людей есть анти-PEG антитела «из-за воздействия PEG во многих коммерческих продуктах, таких как шампунь и зубная паста», — отметил Цзян. Это повсеместное воздействие может объяснять, почему организм так быстро помечает PEG как угрозу.
Для решения этой проблемы Цзян разработал липидные наночастицы, использующие цвиттерионный полимер в качестве ключевой альтернативы PEG, что повышает производительность и биосовместимость системы.
Благодаря супергидрофильной природе цвиттерионов этот материал способен «растворяться» в организме и легче доставлять мРНК. Этот конкретный материал природного происхождения, называемый поли(карбоксибетаин) (PCB), обладает идеальным балансом скрытности и стабильности.
В своей последней работе Цзян обнаружил, что замена PEG на PCB в липидных наночастицах приводит к созданию высокоэффективных мРНК-вакцин, которые не вызывают нежелательной активации иммунной системы организма.
Цзян сотрудничает с Weill Cornell Medicine, Хьюстонским методистским онкологическим центром, Детской больницей в Торонто и Национальным институтом рака, чтобы приблизить это открытие к клиническому применению, в частности, в разработке мРНК-вакцин против рака.
Цвиттерионные наночастицы помогают «проскользнуть» вакцинам мимо иммунного надзора организма, чтобы они вызывали специфический иммунный ответ на антиген, сводя к минимуму нежелательную иммунную активацию.
«С вирусом, таким как COVID-19, нужна крошечная доза вакцины, и наша иммунная система отреагирует. Но для противораковой вакцины опухолевая среда подавляет иммунную систему, поэтому требуется гораздо более высокая доза для эффективности», — сказал Цзян. «Если у пациента есть незначительная проблема из-за PEG, она будет усилена при более высокой дозе».