RNK vakcine protiv COVID-19 pokazale su se efikasnim u smanjenju težine bolesti. Međutim, tim istraživača na MIT-u radi na tome da ih učini još boljim. Podešavanjem dizajna vakcina, istraživači su pokazali da mogu da generišu COVID-19 RNK vakcine koje proizvode jači imuni odgovor, pri nižoj dozi, kod miševa.
Adjuvansi su molekuli koji se obično koriste za povećanje imunološkog odgovora na vakcine, ali još uvek nisu korišćeni u RNK vakcinama. U ovoj studiji, istraživači sa MIT-a su konstruisali i nanočestice koje se koriste za isporuku antigena COVID-19, i sam antigen, kako bi podstakli imuni odgovor, bez potrebe za posebnim pomoćnim sredstvom.
Ako se dalje razvija za upotrebu kod ljudi, ova vrsta RNK vakcine mogla bi pomoći u smanjenju troškova, smanjenju potrebne doze i potencijalno dovesti do dugotrajnijeg imuniteta. Testovi istraživača su takođe pokazali da kada se daje intranazalno, vakcina izaziva jak imuni odgovor u poređenju sa odgovorom izazvanim tradicionalnom, intramuskularnom vakcinacijom.
„Sa intranazalnom vakcinacijom, možda ćete moći da ubijete COVID na sluzokoži, pre nego što uđe u vaše telo“, kaže Daniel Anderson, profesor na MIT-ovom odeljenju za hemijsko inženjerstvo, član MIT-ovog Koh instituta za integrativno istraživanje raka i instituta za medicinsko inženjerstvo i nauku (IMES), i viši autor studije. „Intranazalne vakcine takođe mogu biti lakše primeniti mnogim ljudima, pošto im nije potrebna injekcija.
Istraživači veruju da bi se efikasnost drugih vrsta RNK vakcina koje su sada u razvoju, uključujući vakcine protiv raka, mogla poboljšati ugradnjom sličnih imunostimulirajućih svojstava.
Bivši postdoc MIT Boven Li, koji je sada docent na Univerzitetu u Torontu; diplomirani student Alen Đijang; i bivši postdoc MIT Idris Raji, koji je bio istraživač u Bostonskoj dečjoj bolnici, vodeći su autori nove studije, koja se pojavljuje u Nature Biomedical Engineering. Istraživački tim takođe uključuje Roberta Langera, profesora David H. Koch instituta na MIT-u i člana Koch instituta, i nekoliko drugih istraživača MIT-a.
RNK vakcine se sastoje od lanca RNK koji kodira virusni ili bakterijski protein, koji se takođe naziva antigen. U slučaju vakcina protiv COVID-19, ova RNK kodira segment šiljastog proteina virusa. Taj lanac RNK je upakovan u nosač lipidnih nanočestica, koji štiti RNK od razlaganja u telu i pomaže joj da uđe u ćelije.
Kada se jednom unese u ćelije, RNK se prevodi u proteine koje imuni sistem može da otkrije, stvarajući antitela i T ćelije koje će prepoznati protein ako se osoba kasnije zarazi virusom SARS-CoV-2.
Originalne COVID-19 RNK vakcine koje su razvili Moderna i Pfizer/BioNTech izazvale su snažne imunološke reakcije, ali tim MIT-a je želeo da vidi da li bi mogli da ih učine efikasnijim tako što će ih konstruisati da imaju imunostimulativna svojstva.
U ovoj studiji, istraživači su koristili dve različite strategije za jačanje imunološkog odgovora. Prvo su se fokusirali na protein nazvan C3d, koji je deo ogranka imunološkog odgovora poznatog kao sistem komplementa. Ovaj skup proteina pomaže telu da se bori protiv infekcije, a uloga C3d je da se veže za antigene i pojača odgovor antitela na te antigene. Dugi niz godina naučnici procenjuju upotrebu C3d kao molekularnog adjuvansa za vakcine napravljene od proteina, kao što je DPT vakcina.
„Sa obećanjem da će se mRNA tehnologije realizovati sa COVID vakcinama, mislili smo da bi ovo bila fantastična prilika da vidimo da li bi C3d mogao da igra i ulogu pomoćnog sredstva u sistemima mRNA vakcine“, kaže Jiang.
U tom cilju, istraživači su konstruisali mRNA da kodira C3d protein spojen sa antigenom, tako da ćelije koje primaju vakcinu proizvode obe komponente kao jedan protein.
U drugoj fazi svoje strategije, istraživači su modifikovali lipidne nanočestice koje se koriste za isporuku RNK vakcine, tako da osim što pomažu u isporuci RNK, lipidi takođe suštinski stimulišu jači imuni odgovor.
Da bi identifikovali lipide koji bi najbolje funkcionisali, istraživači su kreirali biblioteku od 480 lipidnih nanočestica sa različitim vrstama hemije. Sve su to lipidi koji se „jonizuju” i koji postaju pozitivno naelektrisani kada uđu u kiselu sredinu. Originalne COVID RNK vakcine su takođe uključivale neke jonizujuće lipide jer pomažu nanočesticama da se samosastavljaju sa RNK i pomažu ciljnim ćelijama da preuzmu vakcinu.
„Shvatili smo da same nanočestice mogu biti imunostimulativne, ali nismo bili sasvim sigurni koja je hemija potrebna za optimizaciju tog odgovora. Dakle, umesto da pokušamo da napravimo savršenu, napravili smo biblioteku i procenili ih, i kroz to identifikovali smo neke hemije za koje se činilo da su poboljšale njihov odgovor“, kaže Anderson.
Istraživači su testirali svoju novu vakcinu, koja je uključivala i C3d kodiran RNK i jonizujući lipid sa vrhunskim performansama identifikovan na ekranu njihove biblioteke, na miševima. Otkrili su da su miševi kojima je ubrizgana ova vakcina proizveli 10 puta više antitela od miševa kojima su date vakcine protiv COVID RNK bez adjuvansa. Nova vakcina je takođe izazvala jači odgovor među T ćelijama, koje igraju važnu ulogu u borbi protiv virusa SARS-CoV-2.
„Prvi put smo demonstrirali sinergijsko jačanje imunoloških odgovora tako što smo konstruisali i RNK i njena sredstva za isporuku“, kaže Li. „Ovo nas je podstaklo da istražimo izvodljivost primene ove nove platforme za RNK vakcinu intranazalno, s obzirom na izazove koje predstavlja mukocilijarna barijera u gornjim disajnim putevima.“
Kada su istraživači dali vakcinu intranazalno, primetili su sličan imuni odgovor kod miševa. Ako se razvije za upotrebu kod ljudi, intranazalna vakcina bi potencijalno mogla da ponudi poboljšanu zaštitu od infekcije jer bi stvorila imuni odgovor unutar tkiva sluzokože koja oblažu nazalne prolaze i pluća.
Budući da vakcine koje se same prilagođavaju izazivaju jači odgovor pri nižoj dozi, ovaj pristup bi takođe mogao pomoći da se smanje troškovi doza vakcina, što bi im moglo omogućiti da dosegnu više ljudi, posebno u zemljama u razvoju, kažu istraživači.
Andersonova laboratorija sada istražuje da li bi ova platforma koja se samo-adjuvantira mogla pomoći u jačanju imunološkog odgovora drugih vrsta RNK vakcina, uključujući vakcine protiv raka. Radeći sa zdravstvenim kompanijama, istraživači takođe planiraju da testiraju efikasnost i bezbednost ovih novih formulacija vakcine na većim životinjskim modelima, u nadi da će ih na kraju testirati na pacijentima.
