Новая технология доставки лекарств — прорыв для многовалентных вакцин
Новый метод доставки лекарств с использованием белка ферритина может быть использован для создания мозаичных вакцин (эффективных против нескольких штаммов вируса, например, COVID-19) и других препаратов.
Ферритин — белок, управляющий железом в организмах, — с середины 2000-х используется для создания вакцин и доставки противораковых препаратов. Этому способствуют его стабильность при комнатной температуре, простота массового производства и низкая иммуногенность.
Однако уникальный механизм самосборки ферритина до сих пор мешал создать универсальную платформу для доставки широкого спектра лекарств.
В исследовании, опубликованном в журнале Small, учёные из King's College London под руководством доктора Куроша Эбрахими представили новый метод, обходящий самосборку, копируя поведение вирусов, таких как HIV-1.
Ферритин состоит из 24 субъединиц, которые самопроизвольно собираются в трёхмерную полую сферу. Внутрь этих «нанокапсул» можно поместить лекарства, но для этого структуру белка нужно разобрать.
Традиционно для этого использовали кислоты, но они могут повредить структуру белка и не подходят для водонерастворимых препаратов, таких как pH-чувствительный противораковый агент камтотецин. Кроме того, эти методы не позволяют создавать многовалентные лекарства, например, мозаичные вакцины, которые объединяют антигены разных штаммов вируса для более широкого иммунного ответа.
«Невозможность легко контролировать сборку природных белковых нанокапсул, таких как ферритин, была препятствием для использования этих безопасных и биосовместимых материалов в качестве системы доставки лекарств», — говорит аспирант Юцзе Шен.
Новый метод имеет преимущества перед mRNA-вакцинами (например, от COVID-19), которые быстро производятся, но могут не вызывать длительный иммунный ответ, так как не представляют собой вирусоподобную частицу. Традиционные же вакцины, хотя и долговечны, требуют многих лет дорогой разработки.
Лаборатория Куроша создала «подключаемую» платформу, объединяющую преимущества mRNA и традиционных вакцин. Подражая вирусам вроде HIV-1, исследователи связали две субъединицы ферритина пептидной цепью. Это приостановило самосборку и позволило «загружать» в нанокапсулу различные водорастворимые и нерастворимые лекарства, а также «вставлять» разные антигены в её поверхность.
Новый метод привёл к четырёхкратному увеличению эффективности инкапсуляции лекарств (включая широко используемый доксорубицин) и расширил спектр препаратов, которые может нести ферритин.
«Наша технология сочетает преимущества mRNA-технологии и традиционных вакцин. Это безопасная платформа, как mRNA, и при этом в неё можно вставлять разные антигены, создавая вирусоподобные частицы... Мы надеемся, что стабильность и простота производства этой платформы будут оценены фармпроизводителями», — говорит Шен.
Новый процесс также открывает путь к созданию терапевтических средств, которые одновременно могут действовать как вакцина (предотвращая болезнь) и как лекарство (борясь с симптомами).
King's College уже получил патент на эту технологию. Следующий шаг — использование нанокапсульной технологии для разработки новых методов лечения рака и вирусных инфекций в рамках коммерческого стартапа.