Исследователи из Stanford Engineering разработали платформу наночастиц, которая может сделать существующие вакцины более эффективными, в том числе от гриппа, COVID-19 и ВИЧ. Помимо помощи кандидатам на вакцины в создании более сильных и продолжительных иммунных реакций, платформа позволит исследователям вызывать и тестировать различные типы иммунных реакций, чтобы определить, что наиболее эффективно для защиты от конкретных патогенов.

«Эти наночастицы вызывают более сильные и устойчивые иммунные реакции, а широта нашей платформы позволяет нам легко настраивать тип иммунного ответа таким образом, который был просто невозможен с предыдущими технологиями», — сказал Эрик Аппель, доцент кафедры материаловедения и инженерии и старший автор статьи, опубликованной 7 августа в Science Advances . «Это может быть инструментом для понимания того, как различные типы иммунных реакций приводят к лучшей или худшей защите — раньше было невозможно даже задать этот вопрос».

Лучший адъювант
Большинство современных вакцин обучают нашу иммунную систему распознавать инфекции и бороться с ними, вводя только часть патогена — например, ныне печально известный шиповидный белок коронавируса — вместо целого вируса. Сами по себе эти фрагменты могут не вызывать особой реакции, поэтому вакцины также содержат адъюванты — добавки, которые помогают стимулировать и формировать иммунный ответ организма. Но в настоящее время для клинического использования доступно лишь несколько адъювантов, и их эффективность может сильно различаться.

«Мы хотели создать максимально эффективный адъювант » , — сказал Бен Оу, докторант в лаборатории Аппеля и первый автор статьи. «Мы объединили две разные адъювантные технологии, чтобы создать платформу наночастиц, которая активирует различные иммунные пути и улучшает реакцию на вакцину».

Исследователи определили, что они могут прикрепить молекулы, называемые агонистами толл-подобных рецепторов, или агонистами TLR, которые взаимодействуют с рецепторами на наших врожденных иммунных клетках, к базовой наночастице, состоящей из молекул сапонина, которые использовались в качестве эффективных адъювантов в течение десятилетий, в том числе в вакцине Novavax COVID-19. Результатом стал адъювант, который действовал через несколько иммунных путей, вызывая широкий, сильный и длительный ответ.

Оу, Аппель и их коллеги протестировали свои адъюванты, совместно называемые адъювантами TLRa-SNP, с кандидатами на вакцины от COVID-19 и ВИЧ . В обоих случаях адъюванты значительно повысили эффективность вакцин. По сравнению с версиями, сопряженными с существующим адъювантом, вакцины были более мощными и действовали дольше. Они также создали иммунные ответы, которые могли обнаруживать и нейтрализовывать несколько версий патогенов — с адъювантами TLRa-SNP кандидат на вакцину от COVID-19 был эффективен против исходного вируса, а также дельта, омикрон и других вариантов.

Поиск правильного иммунного ответа
Существует несколько типов агонистов TLR, каждый из которых связывается с различным иммунным рецептором. Исследователи создали пять различных версий своих адъювантов, используя наночастицу сапонина в качестве базовой платформы и меняя местами прикрепленные агонисты TLR. Хотя все адъюванты были эффективны, каждая версия создавала немного другой тип иммунного ответа, активируя различные сигнальные белки и вызывая различные действия со стороны иммунных клеток.

«Все наши адъюванты улучшают общие реакции на вакцины, но конкретные типы улучшений различаются», — сказал Оу. «Если мы знаем, что определенный тип активации иммунитета обеспечит лучшую защиту, теперь у нас есть платформа, которая позволит вам выбрать конкретную формулу, которая вызовет этот особый ответ».

С существующими адъювантами исследователи могут проверить, какой из них создает самый сильный иммунный ответ в паре с определенной вакциной, но адъюванты слишком различны, чтобы позволить исследования того, какой тип иммунного ответа будет наиболее эффективным для защиты от инфекции для данного патогена. Взаимозаменяемость агонистов TLR в адъювантах TLRa-SNP позволила бы исследователям настраивать природу иммунного ответа, сохраняя при этом сильную иммунную активацию, созданную основой наночастиц сапонина.

Существуют и другие агонисты TLR, которые можно сочетать с этой платформой, помимо пяти, которые они протестировали в этой статье, сказал Оу. Он заинтересован в исследовании других, а также в изучении эффектов использования более одного типа агониста TLR одновременно — исследователи уже показали, что это возможно, и надеются создать дополнительные индивидуальные адъюванты наночастиц в будущем с целью разработки максимально эффективных адъювантов.

«Этот платформенный подход откроет возможности для людей в этой области задавать более глубокие вопросы о том, какая иммунология работает лучше в разных контекстах», — сказал Аппель. «И это также позволяет создавать значительно более качественные адъюванты».