Наночастицы MOF доставляют вакцину и усиливают иммунный ответ
Многие вакцины содержат фрагменты вирусных или бактериальных белков и адъюванты — молекулы, усиливающие иммунный ответ. Обычно в качестве адъювантов используют соли алюминия или другие неспецифические активаторы иммунитета.
Исследователи из MIT показали, что наночастицы металлоорганических каркасов (MOF) также могут вызывать сильный иммунный ответ, активируя врождённый иммунитет через белки толл-подобные рецепторы (TLR).
Активация иммунитета
В исследовании использовали MOF под названием ZIF-8, состоящий из ионов цинка и органических молекул имидазола. Частицы размером 100–200 нм способны проникать в лимфатические узлы напрямую или через иммунные клетки, такие как макрофаги.
Экспериментальная вакцина содержала рецептор-связывающий белок (RBD) SARS-CoV-2, заключённый в частицы ZIF-8. После попадания в клетки MOF разрушается, высвобождая вирусный белок. Компоненты имидазола активируют TLR, стимулируя врождённый иммунный ответ.
«Этот процесс аналогичен созданию оперативной группы на молекулярном уровне для транспортировки ключевых элементов вируса COVID-19 в иммунную систему организма, где они активируют специфические иммунные реакции для повышения эффективности вакцины», — говорит ведущий автор Шахад Альсаиари.
Секвенирование РНК клеток лимфатических узлов мышей показало, что вакцинация частицами ZIF-8 с белком сильно активирует путь TLR-7, что приводит к повышенной выработке цитокинов и других провоспалительных молекул.
Мыши, вакцинированные этими частицами, продемонстрировали значительно более сильный иммунный ответ на вирусный белок по сравнению с мышами, получившими только белок.
«Мы не только доставляем белок более контролируемым способом с помощью наночастиц, но и сама структура этих частиц действует как адъювант», — объясняет старший автор Ана Якленец. — «Мы достигли очень специфических ответов на белок COVID, причём с эффектом экономии дозы по сравнению с использованием одного белка для вакцинации».
Перспективы применения
Хотя ZIF-8 продемонстрировал иммуногенную активность, необходимы дальнейшие исследования для оценки безопасности и возможности масштабирования производства.
Если ZIF-8 не будет разработан как носитель вакцины, полученные данные помогут в создании аналогичных наночастиц для доставки субъединичных вакцин.
«Большинство субъединичных вакцин обычно имеют два отдельных компонента: антиген и адъювант. Разработка новых вакцин с использованием наночастиц, обладающих специфическими химическими свойствами, которые не только помогают доставке антигена, но и могут активировать определённые иммунные пути, имеет потенциал для повышения эффективности вакцин», — отмечает Якленец.
Субъединичные вакцины против COVID-19 обычно проще и дешевле производить, чем мРНК-вакцины, что может облегчить их распространение по всему миру.
«Субъединичные вакцины существуют уже давно, и их производство, как правило, дешевле, что открывает больший доступ к вакцинам, особенно во время пандемии», — заключает Якленец.
Исследование опубликовано в журнале Science Advances.