Ученые из США создали многообещающую универсальную вакцину, способную защитить от любого варианта коронавируса SARS-CoV-2. В ходе исследования, проведенного на генетически модифицированных мышах, препарат обеспечил защиту животных от тяжелой формы заболевания и летального исхода.
Подавляющее большинство вакцин против COVID-19, прошедших клинические испытания и находящихся в стадии экспериментальной разработки Covid-19 используют в качестве «цели» S-белок. Он находится на «шипе» коронавируса SARS-CoV-2, наиболее выраженный иммунный ответ, включая выработку антител, организм заболевшего обычно демонстрирует именно в отношении этого компонента. Однако, эффективность этих антител постепенно снижается: данный элемент вируса существенно трансформируется с появлением каждого нового штамма. Это справедливо как для естественного, так и для приобретенного посредством вакцинации иммунитета. Помимо этого, самостоятельное снижение выработки антител происходит через определенный период после вакцинации, что делает бустерные инъекции необходимыми.
Когда антитела оказываются неэффективными – их недостаточно или антиген претерпел изменения, – вирус проникает в клетки и начинает свою разрушительную деятельность. Однако у иммунной системы есть резервные средства, своего рода, второй эшелон защиты: клеточный иммунитет. При помощи T-лимфоциты обнаруживают клетки, зараженные вирусом, и устраняют их. Для этого T-лимфоциты должны уметь распознавать конкретные белки, выделяемые инфицированными клетками. Эти белки называются HLA (человеческие лейкоцитарные антигены) выполняют функцию своеобразного регулятора, сигнализируя иммунной системе, какие клетки организма являются собственными, а какие – нет.
Существует и другой способ разработки вакцин, однако этот процесс значительно сложнее, чем стимуляция организма к производству специфических антител. После такой вакцинации человек, вероятно, заболеет, но при этом не станет источником инфекции, а проявления болезни будут менее выраженными. В то же время, иммунитет, сформированный таким образом, может сохраняться дольше и обладать более широким спектром действия. Это связано с тем, что, в отличие от антител, при создании такой вакцины возможно нацелить иммунный ответ на те белки вируса, которые расположены под оболочкой вириона или плохо доступны для связывания по другим причинам (например, они находятся снаружи, но прикрыты «шипами»). Эти компоненты вируса, как правило, характеризуются меньшей изменчивостью.
Сложность заключается в подборе оптимальных сочетаний HLA, поиск таких последовательностей, соответствующих одинаковым белкам у разных штаммов, и встречающихся у максимального числа заболевших людей – это задача со множеством параметров, требующая значительных вычислительных ресурсов и анализа огромных объемов структурированных данных. Именно в решении подобных задач искусственный интеллект демонстрирует свою эффективность.
Сотрудники Массачусетского технологического института, Техасского и Бостонского университетов, а также ряда научных организаций из США и Канады применили указанную методику. В результате была разработана многообещающая вакцина, способная обеспечивать защиту от различных вариантов вируса MIT-T-COVID, в которой сосредоточен генетический материал, определяющий наиболее устойчивые эпитопы (фрагменты антигенов) SARS-CoV-2. Для выбора оптимальных белков был использован алгоритм машинного обучения. В ходе эксперимента, проведенного на генетически модифицированных мышах, препарат спровоцировал выраженный иммунный ответ, который обеспечил защиту животных от тяжелого развития заболевания и летального исхода.
У мышей, инфицированных коронавирусом и получивших прививку, на седьмой день после вакцинации наблюдалось MIT-T-COVID, что составляет приблизительно четверть (в среднем 24 процента) всех клеток, находящихся в легких T-лимфоцитами. В контрольной группе, получившей вакцину Pfizer-BioNTech Comirnaty, в легких доля иммунных клеток не превышала 6,5 процента (медиана — 4,35 процента). Заслуживает внимания, что через два дня после инъекции наблюдалась другая ситуация: обе вакцины привели к увеличению доли примерно до 12 процентов T-лимфоцитов в процентном соотношении от общего числа клеток, обнаруженных в легких экспериментальных животных. Таким образом, в настоящее время препарат является скорее предварительной разработкой и иллюстрацией идеи, и до его использования в клинической практике предстоит преодолеть значительный путь.
Проведенный эксперимент продемонстрировал возможность создания универсальной вакцины, которая эффективно предотвращает наиболее серьезные последствия коронавирусной инфекции. Детальные результаты исследования американских ученых опубликованы в рецензируемом журнале Frontiers in Immunology.
В перспективе исследователи намерены усовершенствовать препарат и оценить его воздействие при совместном применении с вакцинами, стимулирующими продукцию антител. Ключевым аспектом работы является оценка безопасности универсальной прививки и предотвращение риска возникновения излишне интенсивной иммунной реакции.