Исследователи с факультета зоологии Оксфордского университета продемонстрировали доклинический успех универсальной вакцины против гриппа в новой статье, опубликованной в Nature Communications.
Грипп считается очень изменчивым вирусом, способным мутировать и ускользать от иммунитета, созданного в популяции из-за его циркуляции в предыдущие сезоны. Однако в сезоны гриппа, как правило, преобладает ограниченное число антигенно и генетически различных вирусов гриппа. Это создает парадокс, поскольку грипп считается очень изменчивым, в то время как в действительности в сезоны гриппа преобладают лишь несколько штаммов.
Математические модели, созданные в группе профессора Сунетры Гупты в Оксфордском университете за последние 20 лет, пытались найти ответ на этот парадокс. Наконец, благодаря совместному подходу нескольких отделов группа считает, что у них есть ответ.
Д-р Крейг Томпсон сказал: «Комплексный подход к разработке вакцины, который мы применили к гриппу, потенциально может быть применен к другим ранее неизлечимым патогенам и может революционизировать способы разработки вакцин».
Профессор Сунетра Гупта сказал: «Я думаю, что эта работа служит хорошим примером того, как эволюционные модели могут иметь трансляционное влияние. Мы перешли от предсказания математической модели к проекту универсальной вакцины против гриппа. Выдающаяся командная работа, координируемая доктором Томпсоном, сделала все это возможным».
Исследовательская группа предположила, что части вируса, на которые нацелена иммунная система, на самом деле имеют ограниченную изменчивость и действуют как ограничения на эволюцию вируса. Доктор Крейг Томпсон из группы профессора Гупты определил местонахождение этих областей ограниченной изменчивости. Он показал, что иммунная система естественным образом нацеливается на такие места, а исследования вакцинации показали, что области вирусов гриппа, которые циркулировали в 2006 и 1977 годах, были способны защитить от заражения вирусом гриппа, последний раз циркулировавшим в 1934 году.
Тридцать мышей вакцинировали эпитопами, идентифицированными в исследовании. Двенадцать мышей вакцинировали контрольной вакциной (вакциной, не содержащей эпитопов, идентифицированных в исследовании, но в остальном по существу идентичной вакцине, содержащей идентифицированные эпитопы). Двенадцать мышей подвергали «пробной вакцинации» без вакцины (только PBS/адъювант без вакцины). Шесть мышей использовались в качестве нормального контроля и не были вакцинированы каким-либо образом.
Исследователи идентифицировали области вируса, которые были ограничены в изменчивости, сопоставив историческую изменчивость вируса гриппа с основной мишенью иммунной системы - белком гриппа, называемым «гемагглютинин». Это позволило им идентифицировать несколько областей белка, которые ранее считались как сильно изменчивыми, так и ограниченными по изменчивости. Дальнейший вычислительный анализ показал, что одна из этих областей циклически проходила через ряд различных состояний между 1918 годом и сегодняшним днем. Затем исследователи показали, что сыворотка детей в возрасте от 6 до 12 лет перекрестно реагировала на исторические штаммы, с которыми они, возможно, не сталкивались. Мутагенез одной из областей, идентифицированных в нашем биоинформационном/вычислительном анализе, из одного состояния в другое снял эту перекрестную реактивность. Затем исследовательская группа вакцинировала мышей отдельными вариантами области, которые индуцировали периодическую перекрестную реактивность к историческому штамму у мышей - вакцинация мышей одной из версий точно воспроизводила перекрестную реактивность, вызываемую сыворотками детей. Затем они показали, что версии этого региона, идентифицированные нашим анализом и серологической работой, которые были распространены в 1977 и 2006 годах, были способны защитить мышей от летального заражения вирусом гриппа, который последний раз циркулировал в 1934 году.
Эта экспериментальная установка с использованием множества контролей позволила исследователям точно определить, что идентифицированные ими эпитопы ответственны за перекрестную реактивность, наблюдаемую исследователями в ходе исследования.
Результаты этих исследований могут быть использованы для создания нового типа «универсальной» или широкой защитной противогриппозной вакцины, которая после введения обеспечит пожизненную защиту от гриппа. Команда также надеется применить этот подход к другим вирусам, таким как ВИЧ и ВГС, и считает, что они могут использовать его для производства вакцины, защищающей от простуды. Новый подход к разработке вакцин изложен в статье, опубликованной в Nature Communications. Кроме того, такие вакцины должны производиться с низкой себестоимостью, что позволит поставщикам медицинских услуг, таким как Национальная служба здравоохранения, сэкономить деньги, в отличие от многих новых вакцин и лекарств, появляющихся на рынке.
Это исследование также представляет собой один из первых примеров того, как математическая модель эволюционной динамики инфекционного заболевания привела к экспериментальной идентификации новой мишени для вакцины. Новый подход получил награду MRC Confidence in Concept Award в 2016 году, премию Королевского общества за перевод в 2017 году и грант ERC Proof of Concept в 2018 году.
По оценкам ВОЗ, грипп убивает 260 000-650 000 человек и вызывает 3-5 миллионов случаев тяжелых заболеваний каждый год. Это бремя обычно ложится на пожилых людей и детей младшего возраста, особенно в развивающихся странах. Лучший способ защититься от гриппа - это вакцинация, хотя проблема в том, что действующую вакцину против гриппа нужно вводить каждый год, и ее эффективность различается.