Новое исследование, опубликованное в журнале PNAS, показывает, как нацеливание иммунной системы на консервативные участки вируса COVID и его многочисленных вариантов с помощью РНК-технологий может стать важным шагом на пути к созданию вакцин широкого спектра действия.
Сильная сторона вакцин в борьбе с инфекциями заключается в том, что антиген можно представить иммунной системе для формирования высокоспецифической защиты. Однако такая специфичность может оказаться палкой о двух концах. Хотя сильный защитный иммунитет может быть сформирован на основе одного антигена, защита эффективна только до тех пор, пока этот антиген не изменится — что представляет проблему для быстро мутирующих вирусов, таких как COVID или грипп.
Вирусы невероятно искусно мутируют и изменяют свою структуру, чтобы ускользнуть от обнаружения иммунной системой — этот процесс известен как антигенный дрейф. В настоящее время решением этой проблемы является разработка новых вакцин каждый год, чтобы не отставать от мутаций. Хотя этот подход и эффективен, он сопряжён со значительными затратами и требует регулярной вакцинации населения для поддержания широкого иммунитета и предотвращения вспышек и пандемий. «Как и многие вирусы, SARS-CoV-2 — вирус, вызывающий COVID — часто мутирует, и по всему миру циркулирует множество различных штаммов», — говорит руководитель исследования Изабель Монтгомери из Института Малагана (Новая Зеландия). «Вирус мутирует, чтобы ускользнуть от антител, которые обычно вырабатывают люди; это явление называется иммунным уклонением».
Однако не все части вируса могут изменяться — некоторые из них являются «консервативными» и не могут мутировать без потери функции. Монтгомери отмечает, что эти участки являются отличными мишенями, поскольку антитела, направленные против них, обладают высокой эффективностью и могут обеспечить защиту от будущих вариантов вируса. Сложность заключается в том, что иммунная система обычно не ориентируется на эти участки при выработке иммунного ответа. При естественном заражении В-клетки вырабатывают множество различных типов антител, пока иммунная система выясняет, какие из них действуют наиболее эффективно. В этот процесс входят широконейтрализующие антитела — антитела, способные распознавать консервативные участки, — но они составляют лишь очень небольшой процент от общего количества вырабатываемых антител, и их слишком мало, чтобы самостоятельно оказывать значительный защитный эффект. Лаборатория Монтгомери стремится изменить эту ситуацию. «Наша цель в этой работе — усилить эти редкие антитела и В-клетки, которые их производят, чтобы они составляли большую долю общего иммунного ответа».
Исследователи использовала РНК-технологии, чтобы скомбинировать несколько вариантов вируса COVID (как современных, так и исторических штаммов, которые больше не циркулируют) для создания так называемой дивергентной вакцины и представления её иммунной системе в рамках доклинических исследований. Объединив несколько вариантов, исследователи обнаружили, что иммунная система лучше распознавала антигены, общие для разных штаммов — другими словами, «консервативные» участки. «Вместо того чтобы просто объединить две отдельные вакцины в одну инъекцию, мы обнаружили, что дивергентная вакцина вызывает образование более широконейтрализующих В-клеток», — рассказывает Монтгомери.
В настоящее время вакцины от сезонных вирусов, таких как грипп, объединяют несколько компонентов в одной дозе — по одному для каждого из основных штаммов, циркулирующих среди населения. Такая вакцина называется поливалентной (или мультивалентной). Однако при этом образуются лишь отдельные популяции В-клеток, каждая из которых распознает только один штамм, а не В-клетки, реагирующие на общие для всех штаммов признаки. «В итоге вы всё равно получаете иммунные реакции, которые распознают только отдельные антигены конкретных вариантов, входящих в состав поливалентной вакцины. Проблема антигенного дрейфа остаётся прежней», — поясняет Монтгомери.
Объединяя несколько антигенов в дивергентной вакцине, исследователи могут усилить популяции В-клеток, распознающих консервативные участки нескольких вариантов. Это важно для борьбы с инфекциями, поскольку не каждая сезонная вакцина может учитывать все варианты или подварианты вируса, которые могут возникнуть. «Усиливая присутствие широконейтрализующих В-клеток с помощью дивергентных вакцин, мы полагаем, что эти вакцины нового поколения могут обеспечить защиту от быстро эволюционирующих вирусов, таких как COVID», — утверждает Монтгомери. Говоря о том, что сделало это исследование возможным, она отмечает, что её лаборатория хотела перестать полагаться на случай в вопросе формирования широкодействующего иммунитета и вместо этого разработать вакцину, которая целенаправленно направляет иммунную систему на консервативные участки вируса. «Технология РНК сделала это возможным. Она достаточно гибкая, чтобы мы могли разработать и протестировать гораздо больше вариантов вакцин, чем это было бы возможно с использованием подходов на основе белков или наночастиц, и быстро их доработать с учётом результатов каждого эксперимента».
На данный момент лаборатория Монтгомери сосредоточена на том, чтобы лучше понять, как иммунная система взаимодействует с различными вакцинами и можно ли применить эту технологию к другим инфекционным заболеваниям. «Те же самые закономерности, которые мы выявляем, могут позволить нам создать вакцину до наступления следующей пандемии — вакцину, направленную против тех компонентов вируса, которые не подвержены изменениям. В случае быстро мутирующих вирусов, таких как грипп или SARS-CoV-2, это может обеспечить нам достаточный иммунитет, чтобы замедлить распространение нового штамма и выиграть время, пока разрабатывается более целенаправленная вакцина».
