Ученые из Массачусетского технологического института (MIT)as разработали новый тип вакцины, которую можно «программировать» под различные заболевания. Производство вакцины занимает неделю, что позволяет быстро наладить ее выпуск при распространении какого-либо заболевания.
Вакцина содержит нити матричной РНК. В этом генетическом материале может содержаться информация о любом вирусном или бактериальном белке. Нити РНК «пакуются» в молекулы, которые доставляют РНК в клетки, где идет процесс трансляции с последующим синтезом белков, активирующих иммунную систему хозяина.
По словам разработчиков, кроме инфекционных заболеваний эта вакцина может использоваться для борьбы с раком. Иммунную систему хозяина при помощи РНК-вакцины можно научить распознавать и уничтожать клетки раковых опухолей.
«Это достижение позволяет нам разрабатывать вакцины против новых заболеваний всего за семь дней, открывая возможность быстро реагировать на неожиданные вспышки вирусных заболеваний, а также модифицировать или улучшать вакцины», — говорит Дэниел Андерсон, один из участников проекта. Работу по вакцинам ученый с коллегами опубликовал в «Proceedings of the National Academy of Sciences» 4 июля.
Настраиваемые вакцины
Для борьбы с вирусными заболеваниями обычно используются инактивированные вакцины. В состав вакцин такого типа входят вирусные частицы, которые изначально были выращены в культуре, после чего убиты термическим воздействием или формальдегидом. Вирусы для вакцин выращиваются в лабораториях — таким образом достигается снижение их активности и инфекционности. Для того, чтобы у организма выработался иммунитет к такому вирусу, нужно вводить довольно большие дозы. Для усиления действия вакцины иногда требуется добавлять адъюванты (вещества, усиливающие иммунный ответ) Также требуются многократные туры вакцинопрофилактики. Кроме того, используются и «живые» вакцины с ослабленными вирусами.
Кто касается РНК-вакцин, они вызывают производство чужеродных копий белков организмом хозяина в количестве, достаточным для эффективной борьбы с возбудителем заболевания. Идея создания программируемых вакцин на основе матричной РНК не нова, ей около 30 лет. Но все это время создать надежную РНК-вакцину не удавалось. Основная причина — ученые не могли найти безопасный и эффективный способ доставки матричной РНК в клетки организма хозяина.
Омар Хан, один из авторов работы, предложил запаковывать РНК-вакцину в наночастицу, созданную из дендример. Это макромолекула с симметричной древообразной с регулярными ветвлениями структурой. Дендримеры способны образовывать комплексы с другими молекулами, причем стабильность таких комплексов контролируется состоянием внешней среды. Это открывает возможности использования дендримеров в медицине в качестве носителей для направленной доставки генов или лекарственных веществ. Ключевое преимущество дендример — возможность зарядить такие молекулы положительно, что позволит взаимодействовать с РНК с отрицательным зарядом. После того, как дендримеры и РНК соединяются, получившийся комплекс сворачивают в сферическую структуру диаметром 150 нанометров. Это сходно с размером многих вирусов, и молекулы РНК-вакцины проходят в клетки организма примерно так же, как белки вирусов.
Изменяя последовательность РНК, ученые могут создавать вакцины, которые инициируют в клетках организма хозяина производство практически любых белков. РНК-молекулы также включают инструкции для амплификации РНК, так что клетки производят еще больше белков.
Вакцина такого типа вводится в организм путем обычной инъекции. Как только комплекс дендримера-РНК проникает в клетку, выполняется процесс трансляции и клетка начинает производить белок, провоцирующий иммунный ответ. При этом иммунная система организма хозяина формирует ответ двух типов: идет одновременная выработка антител и Т-клеток.
Ученые МИТ уже выполнили ряд тестов с мышами и получили обнадеживающий результат: всего одна инъекция РНК-вакцины вызывает сильный иммунный ответ организма. Организм мышей давал мощный иммунный ответ на вирус Эбола, грипп H1N1, Toxoplasma gondii.
«Вне зависимости от того, какой антиген мы выбрали, мы получали полный иммунный ответ с выработкой антител и Т-клеток», — говорит Хан.
Исследователи считают, что их вакцины безопаснее ДНК-вакцин, еще одной альтернативы обычным вакцинам. В отличие от ДНК, РНК не могут быть включены в геном хозяина и вызывать мутации.
Быстрое производство вакцины
Создатели вакцины уверены, что их продукт может оказаться особенно полезным для борьбы с гриппом. Дело в том, что производство обычный вакцины против гриппа, когда вирусы выращиваются в куриных яйцах, занимает месяцы. То есть вакцина может быть готова уже после того, как эпидемия определенного вида гриппа уже прошла. Здесь же речь идет о неделе.
По мнению специалистов, которые ознакомились с работой создателей РНК-вакцины, это настоящая революция в вопросе борьбы с инфекционными заболеваниями. Дело в том, что такую вакцину можно использовать и для борьбы с еще неизвестными заболеваниями — достаточно лишь изучить возбудитель и изменить последовательность РНК.
Сейчас авторы работы основали компанию и начали процесс лицензирования технологии. В ближайшем будущем они собираются начать коммерческое производство своих вакцин. И не только против уже упомянутых заболеваний, но и против вируса Зика и болезни Лайма.
Комментарии (30)
CyberAndrew
05.07.2016 14:55+1Это просто замечательная новость! Только учитывая, сколько обычно времени проходит от исследования на мышах до реального внедрения, жду не дождусь, когда все это можно будет заполучить реально в простой поликлинике около моего дома. Надеюсь, это займет не больше года.
nkie
05.07.2016 16:00+3От экспериментов в пробирке, до выхода на рынок может пройти лет 10. Если на мышках уже опробовано, то лет 6.
Vjatcheslav3345
05.07.2016 15:09+1Похоже это что то стоящее (уж сильно они в себе уверены)
«Сейчас авторы работы основали компанию и начали процесс лицензирования технологии. В ближайшем будущем они собираются начать коммерческое производство своих вакцин. И не только против уже упомянутых заболеваний, но и против вируса Зика и болезни Лайма.»oldbie
06.07.2016 16:50Кстати интересно «Сейчас авторы работы основали компанию». А «интеллектуальная собвственность» разве им принадлежит, если они сотрудники MIT? Может кто-то просветить как здесь все организованно? Ведь если все так хорошо как звучит, то борьба за такие технологии будет нешутошная в т.ч. и в судах всех инстанций.
Chillz
06.07.2016 21:21Скорее всего большая часть прибыли компании в качестве лицензионных отчислений будет принадлежать MIT. Зависит от того, какие контракты у них подписаны с институтом.
nkie
05.07.2016 16:10+1Что касается РНК-вакцин, они вызывают производство чужеродных копий белков организмом хозяина в количестве, достаточным для эффективной борьбы с возбудителем заболевания.
Так и не понял, что за белки начинают производиться. Если это непосредственно антитела, то следующее предложение теряет смысл:Как только комплекс дендримера-РНК проникает в клетку, выполняется процесс трансляции и клетка начинает производить белок, провоцирующий иммунный ответ. При этом иммунная система организма хозяина формирует ответ двух типов: идет одновременная выработка антител и Т-клеток.
Если не антитела, то что это за белки и почему они провоцируют образование антител?
Rikkitik
05.07.2016 17:07+1Скорее всего, это белки оболочки возбудителя, чтобы иммунная система знала, за что «цепляться». Их становится резко очень много, гораздо больше, чем возбудителей, и организм после вброса реагирует именно на этот белок, а не методом проб и ошибок решает, что же делать с небольшим количеством странных штучек из нескольких видов новых белков, и нужно ли что-то с ними делать вообще.
izzholtik
06.07.2016 16:51Выходит, так можно спровоцировать появление аллергии на совершенно рандомные вещества?
oleg0xff
05.07.2016 17:07Наврено те белки которые содержаться в болезентворном агенте. Клетки их производят по чертежам из рнк, а имунная система тренируеться их уничтожать
PerlPower
05.07.2016 19:12+1Теперь биологическое оружие можно разрабатывать относительно безопасно.
MIFo_0
06.07.2016 12:16Мне сразу вспомнилась серия из сериала «Звёздные врата» про Ашенов. Там было про подобное, только наоборот — не программируемаяя на определённые вирусы вакцина, а вирус, программируемый на уничтожение определённых форм жизни. Впрочем, так же было упоминание вакцины от всех болезней, к тому же продлевающую жизнь до 200 лет. Возможно она по тому же принципу, но про это не упоминали.
Mistx
06.07.2016 13:03Да, если вирус не убивает быстрее чем за неделю (минимальное время необходимое для создания РНК вакцины)
oleg0xff
06.07.2016 15:03Безопасно для своих, а не для противника. Будут разрабатывать одновременно вирус и вакцину. Перед применением вакцинируют свою армию, а чужая армия и гражданские лица будут без иммунитета.
barsuksergey
06.07.2016 12:27«Похоже, что Природа очень торопится, легко открывая человечеству свои глубочайшие тайны.» Спартак Никаноров
Halt
Интересно, а почему ВИЧ не включили в список? Насколько я понимаю, метод должен работать на любых маркерных белках.
exvel
Предположу, что из-за сильной изменчивости вируса. Для каждой подопытной мышки пришлось бы создавать отдельную вакцину. Поправьте, если не прав.
Mad__Max
Наверно потому, что ВИЧ не действует на большинство лабораторных животных(кроме некоторых видов обезьян) на которых проводят все подобные тесты на первых этапах?
На обезьянах подверженных ВИЧ теоретически можно было бы проверить — но это было бы на порядок дороже и дольше, чем на мышках с крысами.