Ученые создали нановакцину на основе золота
Исследователи из США разработали новый метод вакцинации, использующий крошечные золотые частицы для имитации вируса и доставки специфических белков к специализированным иммунным клеткам организма.
Технология отличается от традиционного подхода с использованием мертвых или инактивированных вирусов. В лаборатории ее продемонстрировали на примере белка, расположенного на поверхности респираторно-синцитиального вируса (RSV).
Результаты опубликованы 26 июня в журнале Nanotechnology издательства IOP Publishing группой ученых из Университета Вандербильта.
RSV — ведущая вирусная причина инфекций нижних дыхательных путей, вызывающая несколько сотен тысяч смертей и около 65 миллионов инфекций в год, в основном среди детей и пожилых людей.
Повреждающее действие RSV частично связано со специфическим F-белком, который покрывает поверхность вируса. Этот белок позволяет вирусу проникать в цитоплазму клеток, а также заставляет клетки слипаться, что затрудняет его устранение.
Естественная защита организма от RSV направлена именно на F-белок. Однако до сих пор исследователям было сложно создать вакцину, доставляющую этот белок к специализированным иммунным клеткам. Успешная доставка могла бы запустить иммунный ответ, который организм «запомнил» бы при заражении настоящим вирусом.
В этом исследовании ученые создали исключительно маленькие золотые наностержни шириной 21 нанометр и длиной 57 нанометров, почти точно повторяющие форму и размер самого вируса. Наностержни успешно покрыли RSV F-белками, которые прочно с ними связывались благодаря уникальным физико-химическим свойствам наностержней.
Затем исследователи проверили способность золотых наностержней доставлять F-белок к специфическим иммунным клеткам — дендритным клеткам, взятым из образцов крови взрослых людей.
Дендритные клетки функционируют как обрабатывающие клетки иммунной системы: они получают важную информацию о вирусе (например, F-белок) и представляют ее клеткам, способным действовать, — таким как T-клетки.
После добавления покрытых F-белком наностержней в образец дендритных клеток ученые проанализировали пролиферацию T-клеток как показатель иммунного ответа. Они обнаружили, что покрытые белком наностержни вызывали значительно более сильную пролиферацию T-клеток по сравнению с непокрытыми наностержнями и просто F-белком.
Это не только доказало, что покрытые наностержни способны имитировать вирус и стимулировать иммунный ответ, но и показало их нетоксичность для человеческих клеток, что дает значительные преимущества в безопасности и повышает их потенциал в качестве реальной вакцины для человека.
Ведущий автор исследования профессор Джеймс Кроу сказал: «Вакцина от RSV, основной причины вирусной пневмонии у детей, крайне необходима. Это исследование показывает, что мы разработали методы помещения белка RSV F в исключительно мелкие частицы и представления его иммунным клеткам в форме, физически имитирующей вирус. Причем сами частицы не являются инфекционными».
Благодаря универсальности золотых наностержней профессор Кроу считает, что их потенциальное применение не ограничивается RSV.
«Эта платформа может быть использована для разработки экспериментальных вакцин практически против любого вируса, а также других более крупных микробов, таких как бактерии и грибы.
Наши исследования показали, что кандидатные вакцины стимулировали человеческие иммунные клетки in vitro. Следующими шагами будут испытания in vivo», — продолжил профессор Кроу.