Первая в мире мРНК-вакцина против смертоносных бактерий

Исследователи из Тель-Авивского университета и Израильского института биологических исследований впервые в мире разработали вакцину на основе mRNA, которая на 100% эффективна против одного из смертельных для человека вида бактерий. Лабораторное исследование доказало, что все обработанные образцы были полностью защищены от бактерий. Исследователи считают, что их новая технология может позволить быстрое развитие эффективных вакцин против бактериальных заболеваний, включая заболевания, вызванные устойчивыми к антибиотикам бактериями, например, в случае новой быстро распространяющейся пандемии.

"В нашем исследовании мы доказали, что на самом деле возможно создавать mRNA-вакцины, которые на 100% эффективны против смертельных бактерий". доктор Эдо Кон

Быстрая разработка 

Исследование возглавил доктор Эдо Кон из Тель-Авивского университета и проф. Дэн Пир, вице-президент по исследованиям и развитию ТАУ и руководитель Лаборатории точной наномедицины в Школе биомедицины и раковых исследований на Факультете жизненных наук им. Джорджа С. Уайза, совместно с исследователями из Израильского института биологических исследований: д-ром Йиноном Леви, Ури Элиа, д-ром Эмануэлем Мамрудом и д-ром Офером Коэном. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advances.

«До сих пор мРНК-вакцины, такие как знакомые все нам вакцины от COVID-19, считались эффективными против вирусов, но не против бактерий», - объясняет д-р Эдо Кон. «Большим преимуществом этих вакцин, помимо их эффективности, является возможность очень быстрой разработки: после того, как была опубликована генетическая последовательность вируса SARS-CoV2 (COVID-19), потребовалось всего 63 дня, чтобы начать первое клиническое испытание. Однако до сих пор ученые считали, что мРНК-вакцины против бактерий недостижимы с биологической точки зрения. В нашем исследовании мы доказали что это возможно».

Комбинирование прорывных подходов

Исследователи объясняют, что вирусы зависят от внешних (хозяйских) клеток в вопросе их размножения. Вставляя свою собственную мРНК-молекулу в человеческую клетку, вирус использует наши клетки в качестве фабрики для производства вирусных белков на основе собственного генетического материала, а именно его копий.

В мРНК-вакцинах эта же молекула синтезируется в лаборатории, затем обертывается липидными наночастицами, напоминающими мембрану человеческих клеток. Когда вакцина вводится в наше тело, липиды прилипают к нашим клеткам, и следовательно, клетки производят вирусные белки. Иммунная система, знакомясь с этими белками, учится защищать наше тело в случае контакта с настоящим вирусом.

Поскольку вирусы производят свои белки внутри наших клеток, белки, переведенные из вирусной генетической последовательности, напоминают те, которые переведены из синтезированной в лаборатории мРНК.

"Если завтра мы столкнемся с какой-либо бактериальной пандемией, наше исследование предоставит возможность для быстрой разработки безопасных и эффективных мРНК-вакцин". Проф. Дэн Пеэр

Однако бактерии - это совсем другая история: им не нужны наши клетки для производства их собственных белков. И поскольку эволюция людей и бактерий довольно различна друг от друга, белки, производимые в бактериях, могут отличаться от тех, которые производятся в человеческих клетках, даже если они основаны на той же генетической последовательности.

"Исследователи пытались синтезировать бактериальные белки в человеческих клетках, но контакт с этими белками приводил к низким уровням антител и общей недостаточности защитного иммунного эффекта в наших организмах", - объясняет д-р Кон. "Это происходит потому, что, несмотря на то, что белки, произведенные в бактериях, в основном идентичны тем, которые синтезированы в лаборатории, те, которые производятся в человеческих клетках, подвергаются значительным изменениям, таким как добавление сахаров, при выделении из человеческой клетки".

"Чтобы решить эту проблему, мы разработали методы выделения бактериальных белков, обходя его классические, проблематичные в этом случае, пути. В результате был получен значительный иммунный ответ, при котором иммунная система идентифицировала белки в вакцине как иммуногенные бактериальные белки. Чтобы улучшить стабильность бактериального белка и убедиться, что он не распадается слишком быстро внутри организма, мы усилили его с помощью секции человеческого белка. Объединив два прорывных подхода, мы получили полный иммунный ответ."

Проф. Дэн Пеэр и д-р Эдо Кон о первой в мире мРНК-вакцине для смертельных бактерий

Решение для устойчивых к антибиотикам бактерий?

"Есть много патогенных бактерий, для которых у нас нет вакцин", - добавляет проф. Пеэр. "Более того, из-за чрезмерного использования антибиотиков в последние десятилетия многие бактерии стали устойчивы к антибиотикам, что снижает эффективность этих важных лекарств. Следовательно, бактерии, устойчивые к антибиотикам, уже представляют реальную угрозу для здоровья человечества во всем мире. Разработка нового типа вакцины может представлять собой ответ на эту глобальную проблему".

"В нашем исследовании мы проверили нашу новую мРНК-вакцину на животных, зараженных смертельной бактерией. В течение недели все невакцинированные животные умерли, в то время как вакцинированные оставались живы и здоровы. Кроме того, в одном из наших методов вакцинации одна доза обеспечила полную защиту всего через две недели после ее введения. Возможность обеспечить полную защиту одной дозой критична для защиты от будущих вспышек быстро распространяющихся бактериальных пандемий. Важно отметить, что вакцина от COVID-19 была разработана достаточно быстро, потому как она опиралась на годы исследований мРНК-вакцин для подобных вирусов. Если завтра мы столкнемся с какой-либо бактериальной пандемией, наше исследование предоставит возможность для быстрой разработки безопасных и эффективных мРНК-вакцин."

Исследование было профинансировано исследовательскими грантами от Европейского союза (ERC; EXPERT) и Семьи Шмуниc (для профессора Пеэра).