Американські науковці розробили мРНК вакцину проти вірусу імунодефіциту людини. Перші випробування вони провели на невеликій кількості тварин, із яких випливає, що вакцина може знижувати ризик інфікуватися вірусом на 79 відсотків. Наступні дослідження дозволять краще оцінити потенціал застосування мРНК-вакцини проти ВІЛ у людей. Своїм відкриттям вчені поділилися в журналі Nature Medicine.
Імунна Т-клітина людини (синя) атакується вірусами імунодефіциту людини (жовті). Seth Pincus, Elizabeth Fischer and Austin Athman / National Institute of Allergy and Infectious Diseases
Чому проти ВІЛ-інфекції так довго немає вакцини?
Вже другий рік поспіль увага прикута до пандемії SARs-CoV-2, але це не єдине вірусне захворювання, що стрімко поширюється серед людства. Пандемія інфекції, спричиненої вірусом імунодефіциту людини (ВІЛ), та СНІДу бушує вже понад тридцять років, але на відміну від ковіду, проти цих хвороб немає ефективних вакцин. Однією із основних причин цьому є дуже висока частота мутацій вірусу імунодефіциту, а оскільки він завжди змінюється (навіть в організмі одного інфікованого є численні його варіації), то важко виокремити таку постійну його складову, на яку можна ефективно націлювати вакцини. Серед інших пристосувань ВІЛу — оболонка, потужний глікановий щит, який захищає вірус від розпізнавання та нейтралізації антитілами. Навіть антитіла, які природно виникають у людей після інфікування вірусом імунодефіциту, демонструють дуже слабку нейтралізувальну дію.
Кілька вакцин проти ВІЛ проходили випробування, але більшість із них показали недостатню ефективність навіть у дослідах на тваринах, а єдина випробувана на людях показала дієвість на рівні приблизно 30 відсотків. Серед вакцин, що їх зараз досліджують, є РНК-вакцини. Вони використовують мРНК із закодованою в них інструкцією для вироблення вірусних фрагментів, на яких можна натренувати імунну систему боротися зі збудником. Таку вакцину створили й випробували на тваринах і науковці Національного інституту алергії та інфекційних захворювань США.
Якою створили РНК-вакцину проти ВІЛ?
В основі описаної вакцини — заключені в захисну ліпідну оболонку молекули мРНК, які кодують дві основні речовини. Перша — це білок Env, глікопротеїн захисної оболонки вірусу імунодефіциту людини. Друга — білок Gag, поліпротеїн, який розщеплюється на кілька ключових структурних білків вірусу. Одночасне вироблення клітинами вакцинованих обох цих білків призведе до утворення в організмі вірусоподібних частинок, які нагадуватимуть ВІЛ. Вони не матимуть змоги розмножуватися, але слугуватимуть тренувальною мішенню для імунної системи.
Після дослідів з культурами людських клітин, вчені провели випробування мРНК-вакцини на тваринах — мишах та макаках. Оскільки макаки несприйнятливі до інфекції людським ВІЛ, у цих дослідах використали вакцину, яка призводила до утворення клітинами химерних вірусоподібних частинок: її мРНК для Gag кодувала білок вірусу імунодефіциту мавп, а мРНК Env — білок різних штамів вірусу імунодефіциту людини.
Схематичне зображення ліпідної наночастинки вакцини, у яку заключені мРНК (зліва), та вірусоподібної частинки, утвореної на основі мРНК (справа), де синім позначені білки Env вірусу імунодефіциту людини, а рожевим - білки Gag вірусу імунодефіциту мавп. Zhang et al. / Nature Medicine, 2021
Як показала себе вакцина в дослідах на тваринах?
У дослідах на мишах тварин розділили на три групи: перша (8 тварин) отримала дві дози з інтервалом в місяць вакцини, яка кодує вірусоподібні частинки лише з білка Env; друга (8 тварин) — вакцини, яка містить мРНК і до Env, і до Gag; а третя (4 тварини), для порівняння, замість вакцини отримала фізрозчин. Через два місяці після імунізації в усіх восьми мишей із групи вакцини, що кодувала частинки Env-Gag, виявили нейтралізувальні антитіла, тоді як у групі частинок Env — лише у п'яти, а у групі фізрозчину, очікувано, їх не знайшли взагалі.
Результати на мишах спонукали вчених провести випробування env–gag мРНК-вакцини на макаках. Загалом протягом 60 тижнів семеро піддослідних пройшли від п'яти до восьми вакцинацій, а ще стільки ж були контрольною групою, яка нічого не отримала. Після курсу імунізації в усіх тварин виявили нейтралізувальні антитіла. Щоб перевірити, як добре вони захищають від вірусу, макак обох груп інфікували химерним вірусом, який має риси як вірусу імунодефіциту людини, так і вірусу імунодефіциту мавп. Для цього тваринам щотижня ректально вводили розчин із вірусами, здійснивши усього 13 процедур.
У невакцинованих, контрольних тварин у середньому вже після третього тижня дослідження обстеження показало інфікування. Натомість у вакцинованих макак інфекцію виявили у середньому лише після восьмого тижня процедури зараження, а у двох тварин вона зовсім не розвинулася навіть після 13 тижня. Статистичний аналіз результатів показав, що імунізація знизила ризик тварин інфікуватися вірусом імунодефіциту при контакті з ним на 79 відсотків.
а. Ймовірність макак не інфікуватися протягом 13-тижневого курсу введення вірусів імунодефіциту. b. Статистичний аналіз ризику інфекції у макак. с. Вірусне навантаження в крові інфікованих макак. Синій колір позначає вакцинованих, червоний - контрольних тварин. Zhang et al. / Nature Medicine, 2021
Вчені покладають надію на ефективність подібної мРНК-вакцини у людей, але водночас вказують на деякі обмеження їхньої роботи. Титр нейтралізувальних антитіл в макак не досягав того рівня, який, за попередніми дослідженнями, забезпечує надійний захист від вірусу. Хоча можливо, що спостережуваний захист (який теж лише частковий) забезпечувався не лише антитілами, а й іншими імунними механізмами. Велика кількість необхідних для формування імунітету введень вакцини теж ускладнює її використання в людей. Зрештою, це лише перше випробування препарату, проведене на невеликій кількості піддослідних, тому автори наголошують на необхідності додаткових перевірок їхніх результатів.