Перспективы создания Т-клеточной вакцины с широкой защитой от COVID-19

Вакцины от COVID-19, одобренные и применяемые сейчас в разных странах, обеспечивают надежную защиту. Однако неизвестно, будут ли они и дальше столь же эффективны, поскольку начинает распространяться все больше и больше вариантов, вызывающих озабоченность.

Доктор медицинских наук, член Института Рагона при MGH, Массачусетском технологическом институте и Гарварде Гаурав Гайха считает, что есть возможность создать широко защитную Т-клеточную вакцину. Она будет эффективна от вызывающих озабоченность вариантов, таких как вариант Delta, и потенциально даже иметь более расширенную защиту на будущие варианты SARS-CoV-2 и аналогичные коронавирусы, которые могут появиться.

Видео дня

Гайха занимается изучением ВИЧ – одного из самых быстро мутирующих вирусов, известных человечеству. Но способность ВИЧ мутировать не уникальна среди РНК-вирусов – у большинства вирусов со временем развиваются мутации или изменения в генетическом коде. Если вирус вызывает заболевание, одна из мутаций может позволить вирусу избежать иммунный ответ. Это возможно при изменении участков вируса, которые иммунная система использует для распознавания вируса как угрозы, что ученые называют эпитопами.

Что такое структурный сетевой анализ и каковы его возможности при COVID-19

Для изучения мутаций ВИЧ и разработки методов борьбы с ними Гайха в содружестве с Элизабет Россин, доктором медицины, научным сотрудником Массачусетского агентства Eye and Ear, разработали подход, известный как структурный сетевой анализ.

С его помощью можно идентифицировать вирусные части, которые ограничены мутацией. Изменения в мутационно ограниченных эпитопах редки, так как они могут привести к тому, что вирус потеряет способность инфицировать и реплицироваться, что по существу делает его неспособным к размножению.

С момента начала пандемии Гайха осознал возможность применения принципов сетевого анализа на основе структуры ВИЧ к SARS-CoV-2. Согласно предположению команды исследователей, вирус должен мутировать таким образом, чтобы он смог избежать как естественного, так и индуцированного вакцинами иммунитета.

Используя этот подход, команда определила мутационно ограниченные эпитопы SARS-CoV-2, которые могут распознаваться иммунными клетками, известными как Т-клетки. Эти эпитопы затем можно было бы использовать в вакцине для тренировки Т-клеток, обеспечивая защитный иммунитет.

Результаты этой работы недавно были опубликованы в Cell. Согласно выводам исследователей, уже есть все данные, необходимые для создания Т-клеточной вакцины, которая может предложить широкую защиту от новых и появляющихся вариантов SARS-CoV-2 и других коронавирусов, подобных SARS.

Что исследовалось

После анализа сведений многих лабораторий, публиковавших белковые структуры (чертежи) примерно 40% вируса SARS-CoV-2, стало понятно, что пациенты с устойчивым Т-клеточным ответом, особенно с CD8 + Т-клеточным ответом, с большей вероятностью выживут после COVID-19. Это позволило использовать их уникальный подход – платформу сетевого анализа для выявления мутационно ограниченных эпитопов. В результате было идентифицировано 311 высокосетевых эпитопов в SARS-CoV-2, которые, вероятно, как мутационно ограничены, так и распознаются CD8 + Т-клетками.

По словам соавтора исследования Ануши Натан структуру вируса можно представить как структуру дома. Устойчивость дома зависит от нескольких жизненно важных элементов, таких как опорные балки и фундамент, которые соединяются с остальной конструкцией дома и поддерживают ее.

Таким образом, можно изменить форму или размер таких элементов, как двери и окна, не подвергая опасности сам дом. Однако изменения в конструктивных элементах, таких как опорные балки, гораздо более опасны. С биологической точки зрения, эти опорные балки будут ограничены мутациями – любые значительные изменения размера или формы могут поставить под угрозу структурную целостность дома и легко привести к его разрушению.

Сетевые эпитопы вируса действуют как опорные лучи, соединяясь со многими другими частями вируса. Мутации в таких эпитопах могут поставить под угрозу способность вируса инфицировать, реплицироваться и, в конечном итоге, выживать. Следовательно, эти сетевые эпитопы часто идентичны или почти идентичны для разных вирусных вариантов и даже для близкородственных вирусов одного и того же семейства, что делает их идеальной мишенью для вакцины.

В итоге работы исследователи выявили 53 эпитопа, каждый из которых представляет собой потенциальную мишень для широко защищающей Т-клеточной вакцины. Это позволяет начать работу по созданию вакцины, эффективной от вызывающих озабоченность вариантов и потенциально даже расширить защиту на будущие варианты SARS-CoV-2 и аналогичные коронавирусы.