Исследователи разработали эффективную вакцину против паразита коров благодаря модификации сахарных структур в растениях

Имитация сахарных структур (гликанов) в растениях играет ключевую роль в разработке эффективных вакцин против желудочного червя Ostertagia ostertagi. Это доказано в концептуальном исследовании Рюда Вилберса из Wageningen University & Research (WUR) совместно с исследователями из Гентского университета и Медицинского центра Лейденского университета.

Их исследование показывает, что вакцина, произведённая в растении, защищает коров от паразита. Результаты опубликованы в статье в Scientific Reports и станут трамплином для более быстрой и устойчивой разработки вакцин против паразитов.

Инфекция желудочного червя — распространённое заболевание у коров. Заражение может привести к снижению производства молока и мяса, а при высокой нагрузке паразитами — даже к болезни. Поэтому заражённых коров лечат противопаразитарными средствами. Но это создаёт новые проблемы.

«Чрезмерное использование этих препаратов, например, слишком частое и в неправильной дозе, приводит к развитию у паразита резистентности к лекарствам. Особенно в западном мире, где животноводство часто интенсивное, резистентность становится растущей проблемой».

Более того, дегельминтизация не предлагает устойчивого решения. «Она лишь обеспечивает удаление паразита из животного. Но в следующем году инфекция может вернуться, если корова проглотит яйцо с травой. Поскольку заражённые коровы распространяют яйца с каждым испражнением, пастбища остаются загрязнёнными, сохраняя паразита жизнеспособным долгое время. Другая проблема с дегельминтизаторами — мы не знаем точно, что они делают. Они также могут попадать в мясо и молоко, распространяясь в окружающую среду и почву».

Текущее производство вакцин нежелательно

Более эффективный и устойчивый подход — вакцинация коров против паразита. В настоящее время существуют три доступные вакцины против паразитических червей. «Единственная проблема в том, что для производства этих вакцин нет альтернативы, кроме как заражать животных. Антигены выделяют из живых паразитов. Этот метод нежелателен, в первую очередь потому, что приходится заражать здоровых животных. Это также неустойчиво, если вы хотите разрабатывать вакцины в больших масштабах, поскольку потребуется огромное количество заражённых коров».

Альтернативный метод производства использует рекомбинантную экспрессионную систему. Генетический код ДНК антигена паразита вставляют в другой организм, например, дрожжи или бактерию. «Этот процесс производит антиген, необходимый для разработки вакцин. Единственная проблема с этим методом в том, что он не работает для желудочных червей. Исследователи из Гентского университета потратили десятилетие, пытаясь идентифицировать правильный антиген. Но они выяснили, что он перестаёт работать, если его произвести в дрожжах. Это происходит потому, что другие организмы не могут воссоздать естественные сахарные структуры (гликаны) паразита».

Основное преимущество растения перед другими экспрессионными системами в том, что у растения очень мало ферментов для манипуляции сахарами. «Это позволяет легко удалить существующие сахарные структуры и начать с "голой" структуры. Отсюда вы строите новую структуру, так сказать, размещая на ней "сахарные кубики" с помощью выбранных ферментов. Это похоже на Lego для экспертов. Растения также терпимы к этой модификации. Затем мы позволяем ферментам для новой структуры экспрессироваться в растении вместе с антигеном».

Концептуальное исследование показывает эффективность вакцины

Концептуальное исследование показало, что состав сахаров действительно имеет решающее значение для эффективности вакцины. «Это открытие является центральным в статье в Scientific Reports. Предыдущие исследования предполагали это, но не хватало убедительных доказательств. Это открытие станет трамплином для вакцин против других паразитов у скота, таких как печёночная двуустка, а также паразитов человека».

В будущем исследователи надеются полностью отделить сахара от белка. «У некоторых паразитов можно видеть, что иммунный ответ, обеспечивающий защиту, сосредоточен на сахарах. Если можно отделить сахарные элементы от белка, это может ещё больше упростить производство вакцин. Это означало бы, что нужно смотреть только на сахарный состав паразита. Если нам удастся вакцинировать сахарными структурами, мы сможем разрабатывать вакцины ещё быстрее. Ведь в этом случае больше не нужно идентифицировать отдельные антигены».