Нановакцина-"губка" против токсинов MRSA

Наночастицы-"губки", способные поглощать опасный поробразующий токсин, продуцируемый MRSA (метициллин-резистентным Staphylococcus aureus), могут стать безопасной и эффективной вакциной против этого токсина. Эта "нановакцина-губка" позволила иммунной системе мышей блокировать повреждающее действие альфа-гемолизинового токсина MRSA — как в кровотоке, так и на коже. Наноинженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего описали безопасность и эффективность этой вакцины в выпуске журнала Nature Nanotechnology от 1 декабря.

Платформа для анатоксиновой вакцины

Основой экспериментальной платформы "анатоксиновой вакцины" являются биосовместимые наночастицы ("губки") из полимерного ядра, покрытого мембраной эритроцита. Мембрана каждой наногубки захватывает и удерживает токсин Staphylococcus aureus альфа-гемолизин, не нарушая его структурную целостность с помощью нагревания или химической обработки. Эти "усеянные" токсином наногубки служили вакциной, способной вызывать выработку нейтрализующих антител и защищать мышей от летальных доз токсина.

Анатоксиновые вакцины защищают от токсина или набора токсинов, а не от организма, который их производит. По мере усугубления проблемы антибиотикорезистентности такие вакцины предлагают перспективный подход к борьбе с инфекциями без использования антибиотиков.

"С нашей анатоксиновой вакциной нам не нужно беспокоиться об устойчивости к антибиотикам. Мы нацелены непосредственно на токсин альфа-гемолизин", — сказал Лянфан Чжан, профессор наноинженерии и старший автор статьи.

Безопасность и эффективность

Исследователи обнаружили, что их нановакцина безопасна и эффективнее анатоксиновых вакцин, созданных из термообработанного токсина стафилококка.

• После одной инъекции выжило только 10% инфицированных стафилококком мышей, получивших термообработанную версию, по сравнению с 50% для тех, кто получил нановакцину.
• После двух дополнительных бустерных доз уровень выживаемости с нановакциной достиг 100%, по сравнению с 90% для термообработанного токсина.

"Нановакцина также смогла полностью предотвратить повреждения, вызываемые токсином на коже, где часто возникают инфекции MRSA", — отметил Чжан.

Принцип действия против поробразующих токсинов

Поробразующие токсины убивают клетки, проделывая отверстия в их мембране. Однако когда токсины атакуют мембрану эритроцита, покрывающую наночастицу, "ничего не происходит. Она просто удерживает токсин там", — объяснил Чжан.

Этот подход позволяет доставить нативную, неизмененную форму токсина к дендритным клеткам иммунной системы, не повреждая их. Структура белка токсина остается нетронутой, что обеспечивает сильный иммунный ответ.

"Чем сильнее вы нагреваете [токсин для традиционной вакцины], тем он безопаснее, но тем больше вы повреждаете структуру белка. А именно эту структуру распознает иммунная клетка и против которой строит свои антитела", — пояснил Чжан.

Каждая частица вакцины имеет диаметр примерно 85 нанометров и выводится из организма примерно через две недели после инъекции.

Перспективы и значимость

• Staphylococcus aureus — одна из самых частых причин кожных инфекций, а также может вызывать сепсис, хирургические инфекции и пневмонию.
• По данным CDC, около 80 000 американцев ежегодно страдают от инвазивных инфекций MRSA, и более 11 000 из них умирают.
• В настоящее время не существует одобренных вакцин для защиты людей от токсинов, связанных со стафилококковыми инфекциями, включая MRSA.

Подход с нановакциной-губкой потенциально может быть использован для создания вакцин против широкого спектра токсинов, включая токсины E. coli и H. pylori, и даже для разработки "одной вакцины против многих типов поробразующих токсинов".