Мозаичная наночастичная вакцина может помочь в борьбе с будущими пандемиями коронавирусов

Новая экспериментальная вакцина, разработанная исследователями из MIT и Caltech, может обеспечить защиту от появляющихся вариантов SARS-CoV-2, а также родственных коронавирусов, известных как сарбековирусы, которые могут передаваться от животных человеку.

Сарбековирусы — подрод коронавирусов — включают вирус, вызвавший вспышку атипичной пневмонии (SARS) в начале 2000-х, а также вирусы, циркулирующие в популяциях летучих мышей и других млекопитающих и потенциально способные в будущем передаться человеку.

Прикрепив до восьми различных версий рецептор-связывающих доменов (RBD) сарбековирусов к наночастицам, исследователи создали вакцину, которая генерирует антитела, распознающие области RBD, которые, как правило, остаются неизменными во всех штаммах вирусов. Это значительно затрудняет вирусам возможность эволюционировать для ускользания от антител, индуцированных вакциной.

Мозаичные наночастицы

В основе исследования лежит создание «мозаичной» 60-мерной наночастицы, представляющей восемь различных RBD-белков сарбековирусов. RBD — это часть вирусного спайк-белка, которая помогает вирусу проникать в клетки-хозяева, и именно эта область обычно является мишенью для антител.

RBD содержат как вариабельные области (легко мутируют для ускользания от антител), так и консервативные (менее изменчивые). Большинство антител, генерируемых мРНК-вакцинами от COVID-19, нацелены на легко доступные вариабельные области, что требует регулярного обновления вакцин.

Идея мозаичной вакцины заключается в том, чтобы отобрать B-клетки, чьи рецепторы (а затем и антитела) нацелены именно на общие консервативные области. Поскольку на каждой наночастице представлено восемь разных RBD, маловероятно, что два идентичных RBD окажутся рядом. Следовательно, B-клетка с большей вероятностью активируется, если её рецептор распознаёт консервативные области RBD.

В исследованиях на животных вакцина mosaic-8 вызывала сильный антительный ответ против различных штаммов SARS-CoV-2 и других сарбековирусов и обеспечивала защиту от заражения как SARS-CoV-2, так и SARS-CoV (оригинальным вирусом SARS).

Широко нейтрализующие антитела

Для дальнейшей оптимизации исследователи из MIT использовали два вычислительных подхода:

  1. Крупномасштабный скрининг мутаций: Начав с исходного штамма SARS-CoV-2, они создали около 800 000 кандидатов в RBD, внося замены в вариабельные области. Отобрав 10 наиболее стабильных и отличающихся друг от друга кандидатов, они создали мозаичные наночастицы с двумя или пятью разными RBD (mosaic-2COM и mosaic-5COM).
  2. Анализ природных RBD: С помощью вычислительных методов были отобраны семь природных RBD-белков от зоонозных сарбековирусов, максимально различающихся в вариабельных областях, но сохранивших консервативные. На их основе создали вакцину mosaic-7COM.

Испытания на мышах показали, что mosaic-2COM и mosaic-5COM превзошли по эффективности вакцину с одним RBD и оригинальную mosaic-8. Наилучшие результаты показала mosaic-7COM: она вызывала выработку антител, способных связываться с большинством протестированных вирусов и предотвращать их проникновение в клетки. Аналогичные результаты были получены и на мышах, ранее вакцинированных бивалентной мРНК-вакциной от COVID-19.

Лаборатория Пэмелы Бьоркман планирует продвигать mosaic-7COM в клинические испытания и работать над перепроектированием вакцины для доставки в форме мРНК, что упростит её производство.