Распространенная стратегия повышения эффективности вакцин - доставка их вместе с адъювантом - соединением, которое стимулирует иммунную систему, чтобы вызвать более сильный ответ.

Исследователи из Массачусетского технологического института, Института иммунологии Ла-Хойи и других учреждений разработали новый адъювант с наночастицами, который может быть более мощным, чем другие используемые сейчас. Исследования на мышах показали, что он значительно улучшает выработку антител после вакцинации против ВИЧ, дифтерии и гриппа.

«Мы начали изучать этот конкретный состав и обнаружили, что он невероятно эффективен, лучше, чем что-либо еще, что мы пробовали», - говорит Даррелл Ирвин, профессор Андервуд-Прескотт, работавший на кафедрах биологической инженерии и материаловедения и инженерии Массачусетского технологического института; заместитель директора Института интегративных исследований рака Массачусетского технологического института им. Коха; и член Института Рагона при MGH, Массачусетском технологическом институте и Гарварде.

Теперь исследователи надеются включить адъювант в вакцину против ВИЧ, которая в настоящее время проходит клинические испытания, в надежде улучшить ее эффективность.

Ирвин и Шейн Кротти, профессор Центра инфекционных заболеваний и исследований вакцин Института иммунологии Ла-Хойи, являются старшими авторами исследования, которое сегодня публикуется в Наука Иммунология. Ведущими авторами статьи являются Мурильо Сильва, бывший постдок Массачусетского технологического института, и Ю Като, научный сотрудник Института Ла-Хойи.

Более мощные вакцины

Хотя идея использования адъювантов для повышения эффективности вакцины существует уже несколько десятилетий, существует лишь несколько одобренных FDA адъювантов для вакцин. Один из них представляет собой гидроксид алюминия, соль алюминия, вызывающую воспаление, а другой представляет собой масляно-водную эмульсию, которая используется в вакцинах от гриппа. Несколько лет назад FDA одобрило адъювант на основе сапонина, соединения, полученного из коры чилийского дерева мыльной коры.

Сапонин, содержащийся в липосомах, теперь используется в качестве адъюванта в вакцине против опоясывающего лишая, а сапонины также используются в виде наночастиц, похожих на клетки, которые называются иммуностимулирующим комплексом (ISCOM), в вакцине против Covid-19, которая в настоящее время проходит клинические испытания.

Исследователи показали, что сапонины способствуют воспалительным иммунным ответам и стимулируют выработку антител, но как они это делают, неясно. В новом исследовании команда Массачусетского технологического института и Ла Хойи хотела выяснить, как адъювант оказывает свое действие, и посмотреть, могут ли они сделать его более сильным.

Они разработали новый тип адъюванта, который похож на адъювант ISCOM, но также включает молекулу под названием MPLA, которая является агонистом толл-подобных рецепторов. Когда эти молекулы связываются с толл-подобными рецепторами иммунных клеток, они вызывают воспаление. Исследователи называют свой новый адъювант SMNP (сапонин / наночастицы MPLA).

«Мы ожидали, что это может быть интересно, потому что агонисты сапонина и толл-подобных рецепторов являются адъювантами, которые изучались отдельно и показали свою высокую эффективность», - говорит Ирвин.

Исследователи протестировали адъювант, вводя его мышам вместе с несколькими различными антигенами или фрагментами вирусных белков. К ним относятся два антигена ВИЧ, а также антигены дифтерии и гриппа. Они сравнили адъювант с несколькими другими одобренными адъювантами и обнаружили, что новая наночастица на основе сапонина вызвала более сильный антительный ответ, чем любой из других.

Один из используемых ими антигенов ВИЧ - это наночастица белка оболочки ВИЧ, которая представляет собой множество копий антигена gp120, присутствующего на поверхности вируса ВИЧ. Этот антиген недавно завершил первоначальное тестирование в рамках фазы 1 клинических испытаний. Ирвин и Кротти являются частью Консорциума по разработке вакцины против ВИЧ / СПИДа в Исследовательском институте Скриппса, который провел это испытание. Теперь исследователи надеются разработать способ производства нового адъюванта в больших масштабах, чтобы его можно было протестировать вместе с тримером оболочки ВИЧ в другом клиническом испытании, которое начнется в следующем году. Также продолжаются клинические испытания, в которых сочетаются тримеры оболочки с традиционным вакцинным адъювантом гидроксидом алюминия.

«Гидроксид алюминия безопасен, но не особенно эффективен, поэтому мы надеемся, что (новый адъювант) станет интересной альтернативой для выработки нейтрализующих реакций антител у людей», - говорит Ирвин.

Быстрый поток

Когда вакцины вводятся в руку, они проходят через лимфатические сосуды к лимфатическим узлам, где встречаются и активируют В-клетки. Исследовательская группа обнаружила, что новый адъювант ускоряет отток лимфы к узлам, помогая антигену добраться туда до того, как он начнет разрушаться. Частично это достигается за счет стимуляции иммунных клеток, называемых тучными клетками, о которых ранее не было известно об участии в ответах на вакцины.

«Быстро добраться до лимфатических узлов полезно, потому что как только вы вводите антиген, он начинает медленно разрушаться. «Чем раньше В-клетка сможет увидеть этот антиген, тем больше вероятность, что он полностью не поврежден, так что В-клетки нацелены на структуру, поскольку она будет присутствовать в нативном вирусе», - говорит Ирвин.

Кроме того, как только вакцина достигает лимфатических узлов, адъювант вызывает быстрое отмирание слоя клеток, называемых макрофагами, которые действуют как барьер, облегчая проникновение антигена в узлы.

Еще один способ, которым адъювант помогает повысить иммунный ответ, - это активация воспалительных цитокинов, которые вызывают более сильный ответ. Считается, что агонист TLR, который исследователи включили в адъювант, усиливает этот цитокиновый ответ, но точный механизм этого пока не известен.

Этот вид адъюванта также может быть полезен для любого другого типа субъединичной вакцины, которая состоит из фрагментов вирусных белков или других молекул. Помимо работы над вакцинами против ВИЧ, исследователи также работают над потенциальной вакциной против Covid-19 вместе с лабораторией Дж. Кристофера Лава в Институте Коха. Новый адъювант также, по-видимому, помогает стимулировать активность Т-клеток, что может сделать его полезным в качестве компонента противораковых вакцин, направленных на стимулирование собственных Т-клеток организма к атаке опухолей.

Исследование финансировалось Национальным институтом аллергии и инфекционных заболеваний, Мраморным центром раковой наномедицины Института Коха, Исследовательским офисом армии США через Институт солдатских нанотехнологий при Массачусетском технологическом институте, поддержка Института Коха (основной) Грант Национального института рака. , Международная инициатива по вакцине против СПИДа и Институт Рагона.