Когда новое инфекционное заболевание начинает распространяться, задержки чреваты последствиями.
Во время пандемии COVID-19 вакцины доходили до населения быстрее, чем когда-либо прежде, но даже эти усилия зависели от сложных цепочек поставок и условий холодового хранения, которые ограничивали доступ во многих частях мира. Исследователи из Медицинской школы Университета Вирджинии сейчас тестируют платформу для разработки вакцин, призванную еще больше сократить эти сроки. В исследовании, опубликованном в журнале Vaccines, ученые описывают подход, который позволяет перейти от разработки вакцины к ее раннему производству за несколько недель, а также снизить производственные затраты и облегчить распространение. Если метод будет работать так, как предполагают первые испытания, он может предложить более гибкий способ реагирования на вспышки, особенно в регионах, где не хватает холодильных установок, специализированного оборудования и финансирования. «Правительства и другие организации требуют, что новая вакцина против пандемии должна быть создана за 100 дней, но мы считаем, что с нашей платформой мы можем создать новую вакцину для тестирования за 3 недели», - заявил Стивен Л. Цайхнер, ведущий автор исследования.
Большинство используемых сегодня вакцин основаны на ослабленных патогенах, очищенных белках или, в последнее время, мРНК. Каждый из этих подходов доказал свою эффективность, но каждый из них также создает логистические проблемы - от сложного производства до жестких температурных требований. Платформа Цайхнера работает по другой логике. Вместо того чтобы доставлять генетические инструкции непосредственно в клетки человека, она использует бактерии для предварительного производства вакцинного материала. Стратегия основана на старых методах создания вакцин, но переработана с помощью современных молекулярных инструментов. Для создания новой вакцины ученые синтезировали ДНК, кодирующую антиген, вместе с выбранными иммуномодуляторами и клонировали эти конструкции в плазмиду. Плазмиды трансформировали в геномно-редуцированные бактерии, которые выращивались, индуцировались для экспрессии антигена, а затем инактивировались для производства вакцин.
Вакцины на основе убитых бактерий существуют уже более века. Разница заключается в том, насколько точно исследователи могут формировать иммунный ответ. Современный дизайн белков позволяет исследователям точно настраивать иммунный ответ так, как не могли сделать прежние методы. В ходе недавнего исследования Цайхнер и его коллеги проверили, может ли эта платформа надежно генерировать вакцины, вызывающие сильный иммунный ответ. В некоторых случаях вакцины, созданные с помощью этой системы, вызывали иммунную активность в восемь раз выше, чем более ранние версии той же самой мишени.
Для создания вакцин исследователи использовали AlphaFold - систему искусственного интеллекта, которая предсказывает, как белки складываются в трехмерные формы. Это позволило им оценить, будет ли кандидат в вакцины вести себя так, как задумано еще до начала физического производства. Перенеся большую часть этапа проб и ошибок на стадию проектирования, платформа может существенно сократить сроки разработки. По оценкам исследователей, вакцина-кандидат может быть готова к раннему тестированию примерно через три недели. Скорость - это только часть уравнения. Поскольку вакцины могут быть произведены на существующих бактериальных производственных мощностях, их стоимость может снизиться до уровня менее доллара за дозу. Также ожидается, что вакцины будут оставаться стабильными при стандартных температурах бытового холодильника, что снизит зависимость от специализированной инфраструктуры «холодовой цепи».
Эти особенности могут иметь наибольшее значение во время глобальных вспышек, когда неравномерный доступ к вакцинам позволяет заболеваниям распространяться и эволюционировать. Ограничение этих пробелов - не только цель здравоохранения, но и практическая задача. Исследователи подчеркивают, что платформа находится в стадии разработки и что любая вакцина должна пройти всесторонние испытания на безопасность и эффективность. Тем не менее, эта работа позволяет предположить, что реагирование на новые инфекционные угрозы может зависеть не столько от сложной логистики, сколько от того, насколько быстро можно разработать, создать и распространить вакцину.
