Вакцина дизајнирана коришћењем „ДНК оригами“ активирала је више кључних имуних ћелија потребних за борбу против ХИВ-а него традиционалне вакцине изграђене на протеинским скелама, показало је ново истраживање на мишевима.
„ДНК оригами“ се односи на прецизно пројектовану, тродимензионалну скелу направљену од пресавијене ДНК која може да задржи и прикаже вирусне антигене — делове вируса које имуни систем може да препозна и нападне.
Зашто би овај оригами приступ могао бити трансформациони? Одговор можда лежи у томе како имунолошки систем види вакцине засноване на ДНК, у поређењу са традиционалним вакцинама.
Како функционише ДНК оригами вакцина
Конвенционално, вакцине су се ослањале на ослабљене или убијене вирусе како би покренуле имуне ћелије да направе антитела против протеина који се налазе на површини тог вируса. Везивањем за протеине, антитела блокирају инвазију вируса на људске ћелије и означавају клицу за уништавање од стране других имуних ћелија.
Овај процес даје имунитет тако што подстиче тело да направи „Б ћелије меморије“, које се задржавају и активирају много брже ако се исти патоген поново сретне.
Али данас, уместо да користе целе вирусе, многе вакцине користе само површинске антигене везане за синтетичке честице сличне вирусу. Ове наноструктуре опонашају величину и геометрију вируса, али не могу изазвати инфекцију.
Већина честица сличних вирусу које се данас користе направљене су коришћењем протеинских скела које имуни систем види као „стране“, тако да покрећу одговор антитела „ван циља“ на саму скелу. У неким контекстима, ово може да разблажи одговоре на антиген, претходне студије сугеришу.
У новој студији, научници су заменили протеинске скеле са скелом заснованом на ДНК и, чинећи то, нагло смањили те одговоре ван циља. Овај нови дизајн вакцине произвео је до три пута више важних меморијских Б ћелија него најсавременије вакцине са протеинским наночестицама.
Јохн Моореистраживач ХИВ-а у Веилл Цорнелл Медицине који није био укључен у рад, описао је студију као „елегантан“. То јасно показује како елиминисање имунолошких одговора повезаних са скелом гура имуни одговор „у правом смеру“, рекао је он за Ливе Сциенце.
Он је, међутим, упозорио да остаје да се види да ли ће се исти степен имунолошког фокусирања појавити код људи.
Предност у конкуренцији?
ХИВ избегава имуни систем тако што константно преобликује своје површинске протеине тако да антитела која делују против једног соја често не успевају против других. Зато је дизајн вакцине против ХИВ-а био „невероватно изазован“, рекао је Адам Вхеатлеиимунолог са Универзитета у Мелбурну који није био укључен у студију.
Оно што вакцина треба да произведе су „широко неутралишућа антитела„против вируса, рекао је. Ова антитела се закључавају на деловима вируса који се једва мењају од соја до соја.
Један пример таквог антитела се зове ВРЦ01, које је идентификовано код малог броја људи који живе са ХИВ-ом чија тела производе широке одговоре антитела. ВРЦ01 циља на рањиву област на спољној овојници ХИВ-а која се зове ЦД4-везујуће место. Ово је „кључ“ који вирус користи да уђе у људске имуне ћелије и не разликује се много између сојева.
Изазов је у томе што су Б ћелије које су способне да производе антитела слична ВРЦ01 изузетно ретке у људском телу, рекао је Раиеес Андрабиимунолог са Универзитета у Пенсилванији који није био укључен у рад. Активирање тих неухватљивих ћелија „постаје инжењерски проблем“, рекао је он за Ливе Сциенце.
Да би циљали ове ретке Б ћелије, истраживачи су пажљиво конструисали вакцину користећи ХИВ антиген на ДНК скели. Развијен пре отприлике деценијуантиген који су користили опонаша ЦД4-везујуће место и селективно везује рецепторе ретких Б ћелија, покрећући тако производњу широко неутралишућих антитела.
Истраживачи су добили идеју да комбинују антиген са ДНК оригамијем након тестирања оригами приступа експерименталну вакцину против ЦОВИД-19. Открили су да имуни систем није показао готово никакав одговор на ДНК скелу.
„Ово својство се чинило посебно корисним за случај као што је ХИВ, где су Б ћелије од интереса изузетно ретке“, први аутор студије Анна Романовимунолошки истраживач на МИТ-у, рекао је у саопштењу.
Претпоставили су да би испорука антигена на тихој скели могла да смањи конкуренцију са другим ирелевантним Б ћелијама, чиме би се појачао одговор „на мети“ против ХИВ-а. И у студији су открили да је приступ тихе скеле заиста појачао Б ћелије које производе широко неутралишућа антитела. (Ипак, они још нису проценили колико широко неутралишућих антитела се заправо производи; то би требало да се позабави у будућем раду.)
„Сви смо били изненађени“ да је ДНК оригами надмашио стандардне честице сличне вирусу које се користе за изазивање жељених одговора Б ћелија, рекао је Батхе.
Генерално, нејасно је колико је лоше за тело да генерише имуни одговор против скеле, рекао је Витли. Али у случају ХИВ-а, жељене Б ћелије су толико ретке да се чини да чак и скроман одговор ван циља поткопава одговор на циљни антиген.
Пут напред
Инжењеринг ДНК-оригами вакцине није био једноставан; ране верзије су произвеле слаб имуни одговор. То је делом зато што, након ињекције, те вакцине нису успеле да стигну до специјализованих имуних ћелија унутар лимфних чворова, где Б ћелије тренирају.
Да би ово исправио, тим је редизајнирао ДНК честице како би спаковао антигене ХИВ-а прецизније и чвршће. Ово им је омогућило да се пренесу у праве регионе унутар лимфних чворова. Истраживачи су такође додали молекул који помаже у активацији Т ћелија – имуне ћелије помажу да расте критични имунолошки одговор. Ово регрутовање Т-ћелија се природно дешава са вакцинама на бази протеина.
„Мислим да је прилично запањујуће колико су ефикасно модификовали своју ДНК скелу на више начина да би она функционисала“, рекао је Витли. „Претпостављам да је главна корист од тога (да) је заиста подесив.“
Осим ХИВ-а, аутори студије сугеришу да би се ДНК оригами могао применити за прављење вакцина против других вируса који брзо мутирају, као што је грип, где би се ефикасност вакцине могла побољшати фокусирањем имунолошког одговора који изазива.
Међутим, остаје да се види колико ће се ова техника добро превести на људе. Вакцинација против ХИВ-а је „веома тешка“ и може имати више компоненти које ће помоћи у развоју имунолошког одговора током времена, објаснио је Андраби, додајући: „Неће бити само једна или две ињекције.“
Међутим, рекао је, „они су смислили први корак“.
Романов, А., Кнаппе, ГА, Ронсард, Л., Цоттрелл, ЦА, Зханг, ИЈ, Сух, Х., Духамел, Л., Омер, М., Цхапман, АП, Спиваковски, К., Ског, П., Флинн, ЦТ, Лее, ЈХ, Пар Калиузхнии, А. ВР, Цаналес, Ј., Реизис, Б., … Ирвине, ДЈ (2026). ДНК оригами вакцине програмирају герминативне центре фокусиране на антиген. Наука, 391(6785). хттпс://дои.орг/10.1126/сциенце.адк6291
