Разработка универсальной вакцины может защитить от новых вариантов SARS-CoV-2 и других заболеваний
Большинство вакцин разработаны для обеспечения иммунитета только против одного возбудителя. Например, вакцины против ветряной оспы (вызываемой вирусом ветряной оспы) были разработаны только для борьбы с этим заболеванием.
Однако после пандемии COVID-19 исследователи иммунной системы по всему миру работают над тем, чтобы выйти за рамки традиционных вакцин против одного патогена.
«Наш портфель разработок бросает вызов такому подходу», — говорит Альба Грифони, доктор философии, научный сотрудник Института иммунологии Ла-Хойя (LJI).
Как сообщается в журнале Cell , Грифони и её коллеги разработали исследовательский портфель, который будет способствовать разработке «универсальных вакцин». Эти вакцины будут направлены против широких семейств вирусов и мутировавших вирусных вариантов. В случае успеха этот подход может привести к созданию вакцин, способных нейтрализовать новые варианты SARS-CoV-2 и многие другие вирусы с пандемическим потенциалом.
Наука универсальных вакцин
Многие вирусы принадлежат к крупным семействам и имеют семейное сходство. Вирус, вызывающий COVID-19, SARS-CoV-2, является одним из видов коронавируса (CoV — сокращение от coronavirus). Это означает, что SARS-CoV-2 тесно связан с коронавирусами простуды, а также с коронавирусом MERS (MERS-CoV) и коронавирусом SARS (SARS-CoV).
Все эти коронавирусы имеют определённые «консервативные» белковые последовательности , которые сохранились в процессе эволюции вирусов. Эти близкородственные вирусы обладают многими схожими характеристиками и распознаются некоторыми из тех же Т-клеток. Т-клетки — это лейкоциты , способные распознавать и уничтожать инфицированные вирусом клетки, предотвращая распространение инфекции.
В предыдущих исследованиях исследователи LJI обнаружили, что некоторые перекрестно-реагирующие Т-клетки могут обнаруживать эти консервативные участки, называемые эпитопами, для борьбы как с SARS-CoV-2, так и с коронавирусами простуды.
Лаборатория Грифони работает над картированием этих консервативных эпитопных участков. Эта работа критически важна для разработки универсальной вакцины против коронавируса . Как только учёные поймут, куда должны попадать Т-клетки, они смогут разработать вакцины, обеспечивающие эффективный Т-клеточный иммунитет против многих видов коронавирусов, включая ещё не выявленные варианты.
«Важно вызвать выработку нейтрализующих антител», — говорит Грифони. «Но мы показали, что Т-клетки гораздо более стабильны в условиях различных вирусных вариантов, поскольку Т-клетки реагируют на все белки вируса».
Использование науки о данных для борьбы с COVID-19
Исследователям известны консервативные эпитопы Т-клеток коронавируса, включая некоторые эпитопы на белке «шипа» коронавируса. Но сложнее определить, какой из этих эпитопов вызывает наиболее сильный ответ Т-клеток, и исследователи знали, что в экспериментальных данных скрываются и другие перспективные эпитопы .
Чтобы найти эти консервативные участки эпитопов, Грифони и её команда извлекли и проанализировали данные из Базы данных иммунных эпитопов (IEDB) – общедоступного ресурса, разработанного и поддерживаемого учёными Института Лейбористской лиги (LJI). IEBD предоставила данные о более чем 200 эпитопах коронавирусов, обнаруженных учёными в лабораториях по всему миру.
Грифони тесно сотрудничал с вирусологами из Института Дж. Крейга Вентера (JCVI), чтобы сравнить сходство эпитопов разных видов коронавирусов. Исследователи использовали комбинацию биоинформатических инструментов, включая методы искусственного интеллекта (ИИ), для поиска скрытых сходств между коронавирусами.
Получив результаты, Грифони и её коллеги сравнили, как Т-клетки распознают различные эпитопы коронавируса, включая эпитопы на вирусном белке «шипа» и эпитопы, находящиеся за пределами этого белка. Раскрытие этой активности Т-клеток даёт исследователям важное руководство по таргетированию коронавирусов посредством перекрёстно-реактивного Т-клеточного ответа.
«Идея заключается в том, что если появится новый коронавирус, мы, возможно, не сможем защитить от заражения, но сможем защитить от госпитализации», — говорит Грифони.
Грифони рассматривает общую картину. По её словам, это исследование коронавируса демонстрирует точность и полезность нового исследовательского портфеля. Исследователи могли бы использовать этот же метод для выявления консервативных эпитопов Т-клеток у различных респираторных вирусов (таких как парамиксовирусы, включая вирус кори и вирус Нипах, или энтеровирусы, включая A71 и D68), и даже у видов вирусов, вызывающих геморрагические лихорадки (таких как вирус Ласса и вирус Хунин ).
«Наша лаборатория сотрудничает с исследовательскими группами, изучающими множество различных семейств вирусов», — говорит Грифони. «Нам необходимо заполнить пробелы в знаниях».