Короткие белковые фрагменты патогенов, так называемые эпитопы, рассматриваются как новый многообещающий подход к разработке вакцин.
В журнале Cell Systems биоинформатики из Университета Генриха Гейне в Дюссельдорфе представили метод определения эпитопов, которые обеспечивают безопасную иммунизацию максимально широкой группы населения. Они также вычислили кандидатов в вакцины против коронавируса SARS-CoV-2 с помощью своего метода HOGVAX.
Эпитопы - короткие фрагменты патогенных белков, способные вызывать иммунный ответ, рассматриваются как альтернативный мРНК метод и перспективный подход для получения целевого иммунного ответа быстро, экономично и безопасно. Каждый человек обладает уникальной иммунной системой: в зависимости от инфекционного анамнеза она обучена работать с разными белками и реагировать на них.
Руководитель работы профессор Гуннар Клау сравнивает проблему с поваром, которому нужно создать новое блюдо для большого мероприятия: "У одних гостей есть аллергия, другим не нравятся определенные ингредиенты, поэтому повару нужно выбрать такие ингредиенты, которые смогут съесть как можно больше гостей и получить удовольствие". Применительно к разработке вакцин это означает, что необходимо искать эпитопы, вызывающие хороший иммунный ответ у как можно большего числа людей. Это необходимо, потому что невозможно упаковать в вакцину неограниченное количество белковых фрагментов, чтобы различные иммунные системы могли найти подходящие для них последовательности - носитель просто не обладает достаточной емкостью.
Исследователи применили особый подход, создав биоинформационный инструмент "HOGVAX". Клау рассказывает: "Вместо того чтобы нанизывать эпитопы для вакцины друг на друга, мы используем идентичные последовательности в начале и конце эпитопов, чтобы их можно было наложить друг на друга. Таким образом, идентичный участок, известный как "перекрытие", представлен в вакцине только один раз, что позволяет нам сэкономить огромное количество места. Это, в свою очередь, позволяет включать в вакцину гораздо больше эпитопов".
Чтобы эффективно управлять эпитопами и их самыми длинными перекрытиями, исследователи используют структуру данных, известную как "иерархический граф перекрытий" (HOG). "Если придерживаться кулинарной аналогии, то HOG соответствует сжатой или уменьшенной поваренной книге, из которой шеф-повар может выбрать те рецепты, которые подходят для всех гостей", - поясняет Клау. "В качестве теста мы применили HOGVAX к данным по вирусу SARS-CoV-2, и нам удалось интегрировать значительно больше эпитопов, чем с помощью других методов. Согласно нашим расчетам, таким образом можно было бы охватить и иммунизировать более 98% населения планеты. В будущем мы будем работать над адаптацией HOGVAX для использования в терапии рака. Цель состоит в том, чтобы разработать агенты, специально предназначенные для отдельных пациентов, которые будут целенаправленно атаковать опухолевые клетки".
