Учёные создали конъюгатные вакцины, не требующие заморозки

1

Авторы опубликованной в Science Advances работы предложили способ создания конъюгатной вакцины, для финальной стадии производства которой необходимо лишь добавить небольшое количество воды непосредственно за час до инъекции. До этого момента сухая смесь не требует хранения в холоде, благодаря чему её можно транспортировать в удалённые регионы. При этом предложенную систему можно приспособить для различных бактериальных патогенов.

Конъюгатные вакцины обычно состоят из специфичного для патогенной бактерии полисахаридного антигена (компонента капсулы либо внешней мембраны), который соединён с иммуностимулирующим белком-носителем. Такие вакцины — один из самых безопасных и эффективных методов предупреждения бактериальных инфекций. Однако производить конъюгатные вакцины трудно и дорого. Традиционный способ производства подразумевает химическое соединение белка-носителя с полисахаридными антигенами, полученными из выращенных патогенных бактерий. Масштабная культивация патогенов опасна и затратна. Кроме того, соединение антигена с белком-носителем химическим способом может изменить структуру полисахарида и привести к снижению эффективности вакцины.

Ещё одним препятствием на пути массового производства таких вакцин является проблема их транспортировки и хранения — им необходима заморозка, чтобы предотвратить порчу полисахаридов, что создаёт экономические и логистические сложности.

В связи с этим внимание исследователей привлекает технология, которую уже некоторое время предлагает синтетическая биология: бесклеточный синтез белка. Этот подход позволяет производить белки, используя лизат бактерий (расщеплённые бактерии), а не живые клетки. Преимуществ у такой системы много: необходимое количество вещества может быть получено в одной пробирке всего за несколько часов; платформу для производства — клеточный лизат — можно заморозить, высушить, транспортировать при комнатной температуре и восстановить добавлением небольшого количества воды. Сама система при этом безопасна: нет живых патогенных клеток — нет и угрозы.

Учёные из Северо-Западного университета под руководством Майкла Джеветта (Michael Jewett) предложили создавать вакцины от широкого спектра бактериальных патогенов с помощью подобной платформы. Общая схема создания вакцины, описанная авторами работы, выглядит следующим образом: сначала в безопасный штамм кишечной палочки E. coli вводят те гены патогенной бактерии, которые позволяют ей выработать необходимые для вакцины полисахариды. Затем целые клетки бактерий расщепляют, и в пробирку добавляется плазмида с геном, кодирующим белок-носитель вакцины.

Полученную смесь можно заморозить, высушить и транспортировать при комнатной температуре. Уже при необходимости надо просто добавить в пробирку воду, которая запустит реакцию синтеза белка-носителя и соединения антигена с ним. Реакция идёт час, после чего концентрация полученных веществ достаточна, чтобы вызвать иммунный ответ у человека.

Учёные сначала проверили возможность бесклеточного синтеза восьми разных белков-носителей. Конечная концентрация необходимых веществ составила от 50 до 650 мкг на мл. Два белка были растворимы почти на 100%, и их концентрация была 200 и 500 мкг на мл соответственно. Примечательно, что для семи из восьми белков выход продукта был практически одинаковым при разных температурах — 25, 30 и 37° С. Таким образом, для стадии синтеза белка-носителя нет необходимости поддерживать точную температуру.

Исследователи решили создать опытную вакцину против туляремии, заболевания, вызываемого грамотрицательной бактерией Francisella tularensis. Бактерия характеризуется низкой инфицирующей дозой, и заболевание может передаваться через аэрозоль патогенов. Несмотря на то что вакцин против F. tularensis ещё не существует, уже показана роль липополисахаридов бактерии в формировании иммунитета к ней. Учёные трансформировали безопасный штамм кишечной палочки E. coli генами, которые позволяют запустить формирование в ней липополисахаридов F. tularensis. Стоит отметить, что исследователи предварительно изменили геном палочки таким образом, чтобы один из компонентов её внешней мембраны, липид А (эндотоксин), который крайне опасен для человека, менял свою структуру и терял токсичность. Кроме того, учёные снабдили кишечную палочку генами, необходимыми для экспрессии фермента, который осуществляет реакцию соединения бактериальных антигенов с белками-носителями. Через некоторое время бактерии расщепили и смесь соединили с плазмидой, несущей ген белка-носителя. В результате эффективность соединения полисахаридов и наработанных белков составила 69±5%.

На весь процесс синтеза белков и реакции соединения ушёл один час, и максимум продукта наблюдался во временном промежутке 45–75 минут. Результат реакции был одинаковым для широкого диапазона температур, от 21 до 37° С. Концентрация продукта (20 мг на мл) в 2–20 раз превышает клинически значимую концентрацию, соответственно, в одном миллилитре может содержаться несколько доз вакцины (современные вакцины зачастую фасуют по несколько доз в одну ампулу, чтобы снизить количество отходов).

Чтобы показать возможность создания разных вакцин на такой платформе, исследователи также создали вакцину против двух патогенных штаммов кишечной палочки, один из которых часто становится причиной диареи в странах с низким уровнем доходов, а другой вызывает инфекции мочевыводящих путей.

Иммуногенность вакцины успешно протестировали на мышах, у которых уровень защитных антител против F. tularensis вырос как минимум на два порядка по сравнению с контрольной группой. Полученный мышами иммунитет защитил их от смертельной дозы F. tularensis.

Источник: nplus1.ru

Оценить материал
Нравится
Нравится Поздравляю Сочувствую Возмутительно Смешно Задумался Нет слов
1
Теги

Добавить комментарий

Войти с помощью: 

Другие новости

Подписка на новости






Нажимая на кнопку «Подписаться», я даю согласие на обработку персональных данных
Я ознакомлен с политикой конфиденциальности

Close