Универсальная вакцина против гриппа, защищающая людей от большинства штаммов гриппа, стала на шаг ближе к реальности, согласно исследованию Медицинской школы Перельмана Пенсильванского университета.
Вакцина-кандидат, описанная в журнале Nature Communications на этой неделе, вызывала сильную реакцию антител на структуру на поверхности вирусов гриппа, называемую стеблем гемагглютинина (HA). Он защищал мышей от заражения различными штаммами гриппа.
Несмотря на широкое использование сезонных вакцин, вирусы гриппа в США ежегодно вызывают миллионы инфекций, сотни тысяч госпитализаций и десятки тысяч смертей. Недавно описанная вакцина потенциально может быть превращена в универсальную вакцину против гриппа, которую, в отличие от нынешних вакцин против сезонного гриппа, можно будет вводить несколько раз в течение жизни, чтобы обеспечить защиту, потенциально подобную вакцине против столбняка.
«Эта вакцина смогла сделать то, чего не смогли сделать большинство других вакцин-кандидатов против гриппа», - сказал соавтор исследования Дрю Вайсман, доктор медицинских наук, профессор инфекционных заболеваний. «Он смог вызвать защитные реакции против консервативной области, которая обеспечивает широкую защиту».
«Если у людей это работает хотя бы наполовину так же хорошо, как у мышей, то нет предела совершенству - это может быть то, что каждый будет использовать в будущем для защиты от гриппа», - сказал соавтор. Скотт Хенсли, доктор философии, адъюнкт-профессор микробиологии.
Современные вирусные вакцины обычно используют выращенные в лаборатории вирусные белки, чтобы вызвать иммунный ответ, который защищает людей от будущего воздействия вируса. В целом этот подход плохо работал против вирусов гриппа. Частицы вируса гриппа усеяны грибовидными белками HA, которые используются в вакцинах против сезонного гриппа для стимуляции реакции антител. Проблема в том, что эти ответы антител почти полностью направлены против самой внешней «головной» области белка HA, которая имеет тенденцию быстро мутировать. Кроме того, штаммы гриппа, преобладающие в один сезон гриппа, часто замещаются другими штаммами с другой структурой головки HA в следующем сезоне гриппа. В результате вакцины против сезонного гриппа обеспечивают неполную и временную защиту от гриппа. Вот почему их нужно обновлять каждый год.
Вакцина Penn не использует белки HA гриппа - по крайней мере, не напрямую. Вместо этого он использует молекулы мРНК, которые кодируют белки HA, чтобы вызвать ответ антител. При введении реципиенту эти РНК поглощаются дендритными клетками иммунной системы и транслируются в копии белка HA с помощью белково-производящего механизма внутри этих клеток. Это внутриклеточное производство вирусных белков лучше имитирует настоящую инфекцию гриппа и вызывает очень мощный защитный ответ антител.
«Когда мы впервые начали тестировать эту вакцину, мы были поражены величиной ответа антител», - сказал Хенсли.
Этот сильный ответ включал антитела против нижней области стебля HA. Эта область была излюбленной мишенью для универсальных вакцин против гриппа, потому что она не меняется от одного подтипа гриппа к другому. Сезонные вакцины, в которых используются белки HA, обычно не вызывают значительной реакции на стебель HA, но две инъекции мРНК-вакцины ученых из Пенсильвании с интервалом в четыре недели вызвали сильный ответ против стебля у мышей.
Команда заметила, что после иммунизации эти сильные реакции антител на вакцину сохранялись в течение тридцати недель эксперимента. В конце этого периода ответы против стеблей были даже сильнее, чем через четыре недели после иммунизации. Помимо мышей, исследователи успешно повторили эти эксперименты на хорьках и кроликах, других видах животных, обычно используемых в качестве моделей животных для разработки вакцин.
Установив, что мРНК-вакцина может вызывать сильный гуморальный ответ, в том числе антистеблевой ответ, ученые показали, что этот ответ действительно защищает мышей от заражения гриппом. Вакцина, кодирующая подтип H1, поддерживала здоровье мышей, когда им вводили смертельные дозы трех штаммов гриппа: тот же вирус гриппа H1, отдаленно родственный вирус гриппа H1 и штамм H5..
«Следующий шаг - проверить это на нечеловеческих приматах и людях», - сказал Хенсли.
Технология мРНК-вакцины является относительно новой, но уже была продемонстрирована в других условиях. В 2017 году Вайсман и его коллеги сообщили в журнале Nature о защите от вируса Зика у мышей и обезьян всего одной инъекцией мРНК-вакцины.
Молекулы мРНК, используемые в этих вакцинах, модифицированы таким образом, что они не могут быть распознаны клетками как чужеродные РНК, которые в противном случае вызвали бы иммунную реакцию, снижающую эффективность вакцины. Модифицированные мРНК также инкапсулированы в крошечные жироподобные сферы, называемые липидными наночастицами, что помогает им перемещаться к клеткам-мишеням после инъекции.
В принципе, из-за простоты создания модифицированных мРНК вакцины на их основе могут включать молекулы модифицированной мРНК, кодирующие несколько вирусных белков, например, несколько подтипов HA, для повышения их эффективности.
«Если бы мы объединили наш подход к вакцинам с недавно разработанными антигенами стебля НА, это, вероятно, привело бы к действительно хорошей универсальной вакцине», - сказал Вайсман. Команда надеется начать клинические испытания в течение двух лет, добавив, что крупномасштабное производство мРНК должно быть простым, поскольку для получения любой мРНК используется одна реакция, за которой следует одна реакция для создания липидных наночастиц.
Первыми авторами исследования были Норберт Парди и Каэла Паркхаус соответственно из лабораторий Вайсмана и Хенсли. Другими соавторами являются Эрика Киркпатрик, Меган МакМахон, Сет Зост, Барбара Муи, Ин Тэм, Каталин Карико, Кристофер Барбоса, Томас Мэдден, Майкл Хоуп и Флориан Краммер..
Поддержку исследования оказали Национальный институт аллергии и инфекционных заболеваний (1R01AI113047, 1R01AI108686, HHSN272201400005C, R01-AI050484, R01-AI124429, R01-AI084860) и Takeda Pharmaceuticals.