Доставка генов на основе фагового дисплея: жизнеспособная платформа для проектирования и разработки вакцины против COVID-19

Исследователи из Института рака Рутгерса в Нью-Джерси, Медицинской школы Рутгерса в Нью-Джерси (NJMS) и Центра теоретической биологической физики (CTBP) в Университете Райса в Хьюстоне, штат Техас, продемонстрировали, что технология с благоприятными биологическими свойствами, известная как фаговый дисплей, может быть полезной. жизнеспособная платформа для разработки новых вакцин для защиты от COVID-19. Результаты экспериментальной работы были опубликованы в Интернете в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) .

В настоящее время одобренные во всем мире вакцины против COVID-19 включают, среди прочего, вакцины на основе мРНК, нереплицирующиеся аденовирусные вакцины и инактивированную вакцину SARS-CoV-2. Несмотря на широкую эффективность, эти типы вакцин страдают от многих проблем, особенно при быстром крупномасштабном производстве и распространении, с требованиями строгого хранения при низких температурах (так называемая «холодовая цепь»), использования игл для введения и в настоящее время неизвестная способность обеспечивать долгосрочную защиту от появляющихся вирусных вариантов.

Одна совершенно неисследованная альтернатива - это разработка и разработка вакцин на основе фагового дисплея, которые представляют собой недорогой и универсальный инструмент для крупномасштабной иммунизации. Бактериофаги (фаги) - это вирусы, которые естественным образом инфицируют только бактерии; таким образом, они обычно считаются безопасными для использования людьми. Частицы фага легко генетически спроектировать или модифицировать и производить в больших количествах; способен стимулировать как клеточный, так и гуморальный иммунитет; и стабильны в суровых условиях окружающей среды (pH и температура).

В этом исследовании авторы разработали два независимых подхода к вакцинации на основе фагового дисплея против SARS-CoV-2, вируса, вызывающего COVID-19. Первая представляет собой пептид-направленную фаговую частицу, которую можно вводить в аэрозольной форме путем ингаляции. Он сконструирован с эпитопом из белка шипа (S) SARS-CoV-2 вместе с небольшим пептидом-лигандом, чтобы обеспечить его проникновение из легких в системный кровоток, где он вызывает сильный ответ антител у мышей. Во втором подходе они сконструировали частицы химерного аденоассоциированного вируса-фага (AAVP) для доставки гена, кодирующего весь S-белок, который также стимулирует системный и специфический ответ антител у мышей.

Этот двойной эксперимент, подтверждающий концепцию, демонстрирует, что подходы к вакцинам на основе фагового дисплея представляют собой универсальные платформы, которые можно использовать для быстрого производства экономичных, безыгольных вакцин, которые можно безопасно хранить в течение длительного времени, при производстве вакцин против COVID-19. комнатная температура. В сочетании с теоретическим структурно-биологическим подходом к идентификации эффективных эпитопов эта работа обеспечивает новую основу для разработки вакцин. Дальнейшие исследования и разработка прототипа экспериментальной вакцины COVID-19 и альтернативных методов применения, таких как ингаляция, продолжаются.

«При разработке новых стратегий вакцинации ключевым фактором является структура и сила местной системы здравоохранения. Таким образом, глобальная пандемия COVID-19 повысила осведомленность о несправедливости в отношении общественного здравоохранения и необходимости быстрого и доступного процесса иммунизации. В этом контексте благоприятные биологические свойства фаговых частиц могут представлять собой потенциально практичную, но доступную альтернативу », - делится старший автор исследования Рената Паскуалини, доктор философии, постоянный член Института рака Рутгерса и профессор и руководитель-основатель Отдела биологии рака. , Отделение радиационной онкологии в Rutgers NJMS.