Для дії мРНК-вакцин виявилося необов’язково доставляти молекули РНК в імунні клітини, як вважали раніше. Натомість інші клітини організму, зокрема у м’язах і печінці, теж поглинали РНК і виробляли білки, потрібні для дії вакцини. При цьому м’язові клітини збільшили ефективність вакцини, а клітини печінки — навпаки, її послабили. Це означає, що модифікація мРНК-вакцин і терапій, щоб вони діяли лише в конкретних клітинах організму, може збільшити їхню ефективність і зробити їх безпечнішими. Дослідження опублікували в журналі Nature Biotechnology.
Людський Т-лімфоцит — імунна клітина, яка розпізнає білки, потрібні для дії мРНК-вакцин. NIAID / Wikimedia Commons
Чому вивчали дію вакцин за межами імунної системи?
Традиційні вакцини діють завдяки тому, що імунні дендритні клітини поглинають ослаблений збудник хвороби чи його фрагмент, а потім презентують на своїй поверхні білок-антиген, за яким цей збудник можна впізнати. Інші імунні клітини, Т-лімфоцити, розпізнають цей білок на поверхні та вчаться на нього реагувати. Але мРНК-вакцини відрізняються тим, що доставляють до клітин послідовність РНК, яка сприяє синтезу мутованого білка на поверхні клітини, і потенційно цю послідовність може поглинути будь-який тип клітин.
Досі дендритні клітини вважали ключовими для імунної відповіді на мРНК вакцини, адже попередні дослідження показали, що зменшення їхньої кількості призводить до зниження імунітету після вакцинації. Але було невідомо, чи саме в дендритних клітинах відбувається синтез білка з мРНК, чи в цьому залучені клітини м’язів і печінки, які також здатні поглинати частинки мРНК-вакцин. Щоб з’ясувати це, науковці Медичної школи Ікана на Маунт-Синай провели дослідження на мишах.
Як клітини печінки та м’язів вплинули на ефективність мРНК-вакцини?
Щоб відділити вплив різних клітин на ефективність вакцин, науковці розробили мРНК-вакцину зі вставками мікроРНК, які визначали, у яких клітинах відбуватиметься синтез РНК після введення такої вакцини. Після цього мишам ввели мРНК-вакцину, яка наділяла їх імунітетом до нешкідливого зеленого флуоресцентного білка. Кількість антитіл до цього білка у мишей двох груп була однаковою та не залежала від того, ввели їм звичайну мРНК-вакцину чи ту, що блокувала синтез мРНК в антигенпрезентуючих клітинах. Подібний ефект спостерігали й тоді, коли замість нешкідливого білка вакцину націлили на білок коронавірусу.
З цього науковці зробили висновок, що й інші клітини здатні «навчати» імунну систему розпізнавати антигени — це називають крос-презентацією. Тому далі дослідники по черзі заблокували вироблення мРНК у клітинах м’язів і печінки. Як виявилося, презентація антигенів м’язовими клітинами викликала таку саму імунну реакцію, як і від спеціалізованих імунних клітин, а без них кількість антитіл у крові мишей зменшувалася.
Водночас клітини печінки мали зворотний ефект: коли науковці вимкнули синтез мРНК у них, то кількість антитіл зросла. Це пов’язують із тим, що клітини печінки можуть поглинати значну кількість частинок мРНК із крові, зменшуючи їх доступність для імунних клітин. У мишей із лімфомою, яким ввели мРНК-вакцину проти пухлини та заблокували її поглинання печінкою, пухлина зменшилася на понад 50 відсотків сильніше, ніж від звичайної вакцини.
Як відкриття повпливає на розробку мРНК-вакцин і терапій?
Хоча зв’язок між поглинанням різними клітинами частинок вакцин і їхньою ефективністю довели лише на мишах, їхня імунна система надзвичайно подібна до людської, тож науковці очікують схожого ефекту на людях. Це допоможе у вдосконаленні мРНК-вакцин і терапій, наприклад, медики зможуть блокувати поглинання частинок вакцини клітинами печінки, щоб збільшити імунну відповідь на збудники хвороб або ракові клітини. Натомість у випадках мРНК-терапій, коли потрібно змінити властивості клітин організму та не викликати зайвої імунної відповіді, може бути доречним блокування синтезу мРНК у м’язах та імунних клітинах.
Як застосовують мРНК-вакцини й терапії зараз
🐒 Нова мРНК-вакцина від вірусу віспи мавп захистила приматів від хвороби ефективніше за вакцину на основі ослабленого вірусу. Але на людях її ще не випробовували.
🧬 Терапія на основі мРНК зробила ВІЛ видимим у клітинах хворих, завдяки чому імунна система зможе з ним боротися. Поки що її випробували тільки на культурах клітин.
📖 Ми вже розповідали про австралійського айтівця, який за допомогою штучного інтелекту розробив мРНК-вакцину від раку для свого собаки.
