Naukowcy z Massachusetts Institute of Technology (MIT) oraz Scripps Research Institute wykazali, że można uzyskać silną odpowiedź immunologiczną przeciwko wirusowi HIV przy zastosowaniu tylko jednej dawki szczepionki. Osiągnięto to dzięki zastosowaniu dwóch silnych adiuwantów – substancji wzmacniających działanie układu odpornościowego.
W badaniach przeprowadzonych na myszach, naukowcy udowodnili, że podejście wykorzystujące dwa adiuwanty skutkuje powstaniem znacznie szerszego repertuaru przeciwciał przeciwko antygenowi wirusa HIV w porównaniu do szczepionki podanej samodzielnie lub z jednym adiuwantem. Szczepionka z podwójnym adiuwantem kumulowała się w węzłach chłonnych i pozostawała tam nawet przez miesiąc, co umożliwiło układowi odpornościowemu wytworzenie dużo większej liczby przeciwciał skierowanych przeciwko białku wirusa HIV.
Według naukowców taka strategia może doprowadzić do opracowania szczepionek wymagających podania tylko jednej dawki, stosowanych w przypadku chorób zakaźnych, takich jak HIV czy SARS-CoV-2.
„Nasze podejście jest kompatybilne z wieloma szczepionkami opartymi na białkach, co daje możliwość opracowania nowych formulacji szczepionek w szerokim zakresie różnych chorób, w tym grypy, SARS-CoV-2 czy innych zakażeń pandemicznych” – mówi prof. J. Christopher Love, profesor inżynierii chemicznej na MIT oraz członek Koch Institute for Integrative Cancer Research oraz Ragon Institute przy MGH, MIT i Harvardzie.
Love oraz prof. Darrell Irvine, profesor immunologii i mikrobiologii ze Scripps Research Institute, są głównymi autorami badań, których wyniki opublikowano w czasopiśmie „Science Translational Medicine”. Pierwszymi autorami pracy są dr Kristen Rodrigues oraz dr Yiming Zhang.
Silniejsze szczepionki
Większość szczepionek stosuje się wraz z adiuwantami, substancjami wspomagającymi, które wzmacniają reakcję immunologiczną organizmu na antygen. Jednym z popularnych adiuwantów stosowanych w szczepionkach opartych na białkach, na przykład przeciwko wirusowemu zapaleniu wątroby typu A i B, jest wodorotlenek glinu (alum). Działa on poprzez aktywację wrodzonej odpowiedzi immunologicznej, co umożliwia organizmowi lepsze zapamiętanie antygenu szczepionkowego.
Kilka lat temu Irvine opracował inny adiuwant na bazie saponiny – substancji zatwierdzonej przez FDA, pozyskiwanej z kory drzewa mydłokrzewu chilijskiego. Irvine wykazał, że nanocząsteczki zawierające zarówno saponinę, jak i cząsteczkę MPLA (monofosforylowy lipid A), indukującą stan zapalny, działały lepiej niż sama saponina. Nanocząsteczki te, znane jako SMNP, są obecnie stosowane jako adiuwant w klinicznych badaniach szczepionki przeciwko HIV.
W obecnych badaniach Irvine i Love połączyli adiuwant alum z SMNP i wykazali, że szczepionki zawierające oba te adiuwanty indukowały jeszcze silniejsze odpowiedzi odpornościowe przeciwko HIV oraz SARS-CoV-2.
Zwiększona różnorodność przeciwciał
W najnowszym artykule naukowcy chcieli zbadać, dlaczego kombinacja tych dwóch adiuwantów tak skutecznie wzmacnia reakcję immunologiczną, zwłaszcza odpowiedź komórek B, które produkują przeciwciała krążące we krwi, rozpoznające patogeny przy ponownej ekspozycji organizmu.
Badania przeprowadzono przy użyciu białka wirusa HIV o nazwie MD39, które umieszczono na cząsteczkach alum wraz z SMNP. Po zaszczepieniu myszy preparat kumulował się w węzłach chłonnych, gdzie komórki B spotykają się z antygenami i przechodzą szybką mutację, prowadzącą do wytworzenia przeciwciał o wysokim powinowactwie. Proces ten zachodzi w strukturach zwanych ośrodkami rozmnażania.
Adiuwanty SMNP i alum pomagały antygenom HIV przeniknąć przez warstwę ochronną komórek otaczających węzły chłonne bez ich rozpadu, dzięki czemu antygeny pozostawały nienaruszone w węzłach chłonnych do 28 dni.
Sekwencjonowanie RNA pojedynczych komórek B wykazało, że szczepionka z dwoma adiuwantami generowała dużo bardziej zróżnicowaną populację komórek B i przeciwciał niż szczepionki z pojedynczym adiuwantem. Liczba unikalnych komórek B była dwu- do trzykrotnie większa niż w grupie kontrolnej.
Według Love’a, podejście to może naśladować naturalny proces zakażenia, dając organizmowi wystarczająco dużo czasu na rozwinięcie silnej i różnorodnej odpowiedzi odpornościowej, co może przyczynić się do powstania szeroko neutralizujących przeciwciał przeciwko wielu odmianom wirusa.
„Potencjalnie silną stroną tej metody jest możliwość osiągnięcia długotrwałej ekspozycji na antygen dzięki połączeniu adiuwantów już dobrze poznanych, co nie wymaga zupełnie nowych technologii” – podkreśla Love.
Źródło: Science Translational Medicine
