VPNVax: Улучшенная вирусоподобная структура вакцины за счет перестройки полимера
Чем выше степень восстановления информации о вирусе в вакцине, тем выше ее потенциальная эффективность. Сам вирус — самая аутентичная вакцина (например, вирус ветряной оспы дает пожизненный иммунитет). Однако вирусы эволюционировали, чтобы уклоняться от иммунного надзора: за счет высокой изменчивости или снижения своей «видимости». Коронавирусы используют оба приема.
Как РНК-вирус, коронавирус обладает высокой мутагенностью. Его ключевые антигены расположены в белке рецептор-связывающего домена (RBD) на вершинах короноподобных шипов. Эта пространственно разрозненная структура затрудняет распознавание иммунной системой.
Команда под руководством профессоров Сюэси Чэня и Ваньтун Сун из Чанчуньского института прикладной химии создала вирус-миметическую полимерную наночастичную вакцину (VPNVax). RBD-белки коронавируса были перестроены и нанесены на поверхность преассемблированных наночастиц из полиэтиленгликоля-полимолочной кислоты.
Преимущества модульной стратегии приготовления:
- Гибкий контроль плотности (валентности) антигена на поверхности нановакцины.
- Возможность быстрой замены антигенных белков для ответа на новые варианты вируса.
- Прямое преобразование субъединичных белков в нановакцины, упрощающее масштабирование.
Криоэлектронная микроскопия показала, что морфология VPNVax крайне похожа на структуру вируса, с плотным распределением антигенов на сферической поверхности. Используя модель сферической решетки Фибоначчи и регулируя условия реакции, ученые приготовили VPNVax с разной поверхностной валентностью.
Результаты:
- Поверхностная валентность существенно влияет на иммуностимулирующий эффект.
- Более высокая плотность антигена усиливает прямую активацию B-клеток, что косвенно подтверждает стратегию коронавируса по снижению «видимости».
- Чрезмерно высокая валентность снижает структурную стабильность VPNVax, необходим баланс.
- Для белков разного размера оптимальный иммуностимулирующий эффект достигается при покрытии поверхности белком в диапазоне 20%-25%.
Оптимизированная VPNVax в комбинации с коммерческим алюминиевым адъювантом показала усиленный иммунный ответ, а ее иммунная сыворотка обладает вирус-нейтрализующей активностью.
Перспективы платформы:
Полимерный носитель может быть функционализирован для одновременной активации клеточного иммунитета — путем нагрузки иммунных агонистов или регулирования хиральности полимера.
Исследование взаимосвязи «структура-эффект» для наночастичных вакцин и стратегия приготовления, сочетающая технологии синтеза материалов, предлагают новые идеи для разработки вакцин следующего поколения, имитирующих вирусные частицы.
Работа опубликована в журнале National Science Review.