Заражение добровольцев малярией позволяет понять, почему некоторые заболевают, а другие нет, и указывает на способы повышения иммунитета с помощью вакцинации.

Исследование с «человеческим заражением» — целенаправленным заражением добровольцев малярией — дало важные сведения о том, как можно разрабатывать новые, более эффективные вакцины против малярии.

Малярия передается некоторыми видами комаров и, по оценкам, стала причиной 608 000 смертей в 2022 году, в основном в странах Африки к югу от Сахары.

Испытание показало, что принцип, лежащий в основе большинства вакцин — выработка антител, которые прикрепляются к патогену и блокируют его проникновение в клетки человека — является лишь частью истории малярийной инфекции. Вместо этого было показано, что антитела, которые эффективно «рекрутируют» другие части иммунной системы, более эффективно защищают от болезни при малярийной инфекции .

Международная исследовательская группа уже выделила один потенциальный путь получения таких антител и производит экспериментальные вакцины на нескольких платформах, чтобы определить, какая из них вызывает наилучший ответ.

Исследование, проведенное под руководством ученых из Имперского колледжа Лондона, больницы Гейдельбергского университета и Кенийского института медицинских исследований, опубликовано в журналах Immunity и Life Science Alliance .

Ведущий исследователь профессор Фейт Осиер, содиректор Института инфекций и заведующая кафедрой иммунологии и вакцинологии малярии на факультете естественных наук Имперского колледжа Лондона, а также директор Chanjo Hub, сказала: «Малярия по-прежнему остается серьезным бременем, которое ежегодно убивает сотни тысяч людей, в основном детей в возрасте до 5 лет. У нас есть много инструментов для борьбы с этой болезнью, но прогресс застопорился, и нам крайне необходимы вакцины против малярии, которые являются высокоэффективными и обеспечивают долгосрочную защиту.

«Наше исследование показывает, что наш взгляд на вакцины слишком узок с точки зрения того, как они могут работать. Эти результаты могут улучшить вакцины от малярии и не только, потенциально спасая множество жизней во всем мире».

Разработка вакцин
Разрабатывать вакцины от малярии сложнее, чем от таких инфекций, как COVID-19, из-за сложности малярийного паразита. Вирус, вызывающий COVID-19, состоит примерно из 30 белковых строительных блоков, тогда как малярию вызывает паразит, который состоит из более чем 5000.

Малярийный паразит также проходит через несколько различных форм в организме человека и комара, завершая свой жизненный цикл. Для иммунной системы это означает попытку выследить постоянно меняющегося захватчика.

Клинические симптомы малярии развиваются после того, как паразит проникает в эритроциты человека, где он растет, размножается и непрерывно заражает и разрушает новые эритроциты. Поэтому разработка вакцины логично была сосредоточена на блокировании проникновения паразита в клетки человека, что называется инвазионным ингибированием.

Это работает, вмешиваясь в систему белков типа «замок и ключ». Один белок на паразите может быть замком, а другой, на эритроците, будет ключом. Вакцины работают, вырабатывая антитела, которые блокируют взаимодействие между замком и ключом, обычно прилипая к замку на паразите.

Определить «замок» для малярии было сложно. Две вакцины от малярии, которые в настоящее время лицензированы, нацелены на один замок, циркумспорозоитный белок, который находится в форме паразита, вводимого в кожу комарами. Эффективность этих вакцин колеблется от 30% до 75%, и они требуют нескольких повторных доз, что может быть трудно осуществить, поскольку они требуют охлаждения и часто необходимы в отдаленных районах.

Данные по золотым жилам
В попытке разработать более эффективные вакцины против малярии команда вернулась к первоначальным принципам, основанным на наблюдениях за малярией в Африке: почему некоторые люди, заразившиеся малярией, не заболевали, а другие заболевали? Чтобы выяснить это, они провели исследование с участием людей: целенаправленно заражали добровольцев малярией и подробно изучали реакцию их иммунной системы.

В исследовании «Контролируемая инфекция малярии у взрослых кенийцев с неполным иммунитетом» (CHMI-SIKA) приняли участие 142 взрослых добровольца, проживавших в Кении и ранее неоднократно инфицированных малярией через укусы комаров.

Добровольцы получили внутривенную дозу малярии из штамма, который можно было бы вылечить с помощью противомалярийных препаратов, если бы они заболели. Затем их здоровье тщательно контролировалось в безопасном учреждении в течение трех недель.

Это дало то, что профессор Осиер называет «золотой жилой» информации. Главным открытием было то, что выработка антител для «блокировки замка» не была тем, что разделяло группы добровольцев, которые заболели, от тех, кто не заболел.

Вместо этого добровольцы, вырабатывавшие антитела, способные «рекрутировать» другие части иммунной системы, такие как макрофаги, нейтрофилы и естественные клетки-киллеры, с большей вероятностью были защищены от развития клинических симптомов малярии.

Новые направления
Команда также обнаружила, что игра не заканчивается после вторжения в эритроциты. Они обнаружили, что паразит оставляет след из белков на поверхности инфицированных и даже неинфицированных эритроцитов, которые обнаруживаются теми же антителами, которые хорошо вербуют другие компоненты иммунной системы. Эта часть исследования была опубликована в Nature Communications в 2022 году.

Профессор Осиер сказал: «Антитела являются «дирижерами» оркестра — другие части иммунной системы не могут действовать без их руководства. Таким образом, антитела могут играть двойную роль: бороться с инфекцией и привлекать других для завершения симфонии».

«Теперь у нас есть новое направление для исследований вакцин: на этот раз поиск «правильного» белка в патогене, к которому будут прикрепляться эти «проводящие» антитела. Благодаря обширным данным, полученным в ходе испытаний на людях, у нас уже есть кандидат на эту роль, и мы работаем над созданием и тестированием нескольких экспериментальных вакцин .

«Эта работа убедительно демонстрирует силу исследований с участием людей, которые не только предоставляют подробные данные, но и открывают совершенно новые пути для крайне необходимых исследований по разработке более эффективных вакцин».

Местное производство
Профессор Осиер также руководит новым центром производства вакцин стоимостью £6,5 млн. Chanjo Hub — это партнерство академических и промышленных кругов под руководством африканских стран, призванное стимулировать местную экосистему, необходимую для создания производства вакцин в Африке, с пилотными проектами в Кении и Гане.

В настоящее время она производит экспериментальные вакцины против малярии на основе белков, выявленных в ходе исследования. Команда надеется, что программа послужит прототипом для разработки и укрепления возможностей производства вакцин в странах с низким и средним уровнем дохода.

Хистеш Вагджиани, управляющий директор партнерской компании Tasa Pharma, сказал: «Tasa Pharma рада сотрудничать с профессором Фейт Осиер и Chanjo Hub с целью продвижения и локализации производства вакцин в Африке.

«Это партнерство представляет собой важный шаг на пути к достижению самодостаточности в плане доступности вакцин и продвигает нас к новаторской разработке потенциально новой вакцины против малярии для региона. Вместе мы готовы оказать положительное влияние на общественное здравоохранение в Африке, продвигая вперед новую эру устойчивости здравоохранения».

Доктор Элуэм Блайден, генеральный директор партнера Avril Biopharma, сказал: «Я рад поддержать эту новаторскую инициативу, возглавляемую профессором Осиер и ее командой в Имперском колледже Лондона с помощью наших технологий рекомбинантного производства. Сквозная разработка вакцины против малярии нового поколения в Африке африканскими учеными, промышленниками и регулирующими органами является ключевой вехой для этого проекта. Каталитическая роль Chanjo Hub имеет решающее значение для его успеха».

Филип Проберт, руководитель отдела технологий в партнерской компании CPI (Центр инноваций в области процессов), сказал: «Мы рады работать с профессором Осьером над разработкой более эффективных вакцин против малярии для стран с уровнем дохода ниже среднего. Это чрезвычайно захватывающий проект для нас, и его влияние на спасение сотен тысяч жизней каждый год просто поразительно».

«Предоставляя наши знания и опыт в разработке и производстве новых вакцинных терапий, мы стремимся ускорить разработку этой жизненно важной терапии, расширяя ее охват по всему миру».

Доктор Эбенизер Анса, директор CSIR (Совет по научным и промышленным исследованиям), сказал: «Наше взаимодействие с профессором Осиер и ее командой во время визита в CSIR было по-настоящему захватывающим. Ее страсть к наращиванию потенциала в области разработки вакцин в Африке с использованием передовых технологий является большим источником вдохновения для нашей команды в Гане. Эта инициатива, несомненно, повысит принятие и использование вакцин в этом регионе».