Nye nanopartikelvacciner viser lovende mod adskillige dødelige filovira

Nye nanopartikelvacciner viser lovende mod adskillige dødelige filovira

Filovirus får deres navn fra det latinske ord "filum", der betyder "tråd", en henvisning til deres lange, trådlignende form. Denne familie af vira indeholder nogle af de farligste patogener kendt af videnskaben, herunder ebola, Sudan, Bundibugyo og Marburg vira. En grund til, at disse vira stadig er så dødelige, er ustabiliteten af ​​deres overfladeproteiner, hvilket gør det svært for vores immunsystem at genkende dem og vanskeligt for forskere at bekæmpe dem med behandlinger eller vacciner.

Nå, aNaturkommunikationUdgivet den 12. december 2025, undersøgelsen (i øjeblikket en publiceret artikel) af Scripps Research-forskere beskriver nye vaccinekandidater designet til at beskytte mod flere filovirusstammer. Disse vacciner viser filovirusoverfladeproteiner på konstruerede selvsamlende proteinnanopartikler (SApNP'er), hvilket hjælper immunsystemet bedre med at genkende og reagere på virussen. I museundersøgelser udløste nanopartiklerne stærke antistofreaktioner på adskillige filovira, hvilket viser en lovende vej til bredere og mere effektiv beskyttelse af denne farlige familie af vira.

Filovirus kræver bedre løsninger – udbruddene har været ødelæggende og resulteret i ekstremt høje dødelighedsrater. I løbet af det sidste årti har jeg anvendt min fysikbaggrund til at mestre proteindesign. Mit mål er at udvikle et universelt design for alle større virusfamilier, så når et nyt udbrud opstår, har vi allerede en klar-til-brug-strategi."

Jiang Zhu, seniorforfatter, professor i Institut for Integrativ Strukturel og Beregningsbiologi, Scripps Research

Zhus næste generations vaccineindsats fokuserer på virale overfladeglykoproteiner - de proteiner, som vira bruger til at trænge ind i celler, og som immunsystemet skal målrette for beskyttelse. Hans team bruger en tilgang kaldet "rationelt, strukturbaseret design", der undersøger disse glycoproteiner i mindste detalje, konstruerer stabile, velformede versioner og transporterer dem på virusformede proteinsfærer - SAPNP'erne - der pålideligt udløser stærke immunresponser.

Holdet har allerede anvendt denne vaccineplatform på vira som HIV-1, hepatitis C, RSV, hMPV og influenza. Filovirus var den næste store udfordring.

Filovira som Ebola-virus (EBOV) og Marburg-virus (MARV) kan forårsage viral hæmoragisk feber med en dødelighed på op til 90%. Under ebola-epidemien 2013-2016 i Vestafrika døde mere end 11.000 mennesker, og over 28.000 blev smittet. Selvom to vacciner er blevet godkendt mod ebola, giver ingen vaccine omfattende beskyttelse mod hele filovirusfamilien.

Dette skyldes til dels filovirussens overfladeglykoproteiner. Disse proteiner er i sagens natur ustabile, og deres sårbare områder - epitoper - er skjult under et tykt lag af glykaner, der danner en molekylær "usynlighedskappe". I præfusionstilstanden (før virussen kommer ind i en celle), gør denne beskyttelse det sværere for immunceller at genkende virussen. Når virussen smelter sammen med en celle, foldes glykoproteinet tilbage til en post-fusionsform, hvilket yderligere komplicerer immunforsvaret.

I 2021 behandlede Zhus team dette problem i en undersøgelse offentliggjort iNaturkommunikationhvor de kortlagde strukturen af ​​ebola-glykoproteinet i detaljer og udviklede en strategi til at stabilisere det. Ved at fjerne de mucinrige segmenter skabte de en renere, mere tilgængelig version af proteinet - en, der var nemmere for immunsystemet at genkende og i stand til at generere stærkere, mere nyttige antistofresponser.

"Efter at have løst ebola-problemet i 2021, tager dette nye arbejde denne teori videre og anvender den på yderligere filovirusarter," forklarer Zhu.

I det nye studie redesignede forskerne filovirus-glykoproteiner, så de forbliver fikserede i deres præfusionsform - den form, som immunsystemet har brug for for at genkende og reagere på det. Disse redesignede proteiner blev derefter placeret på Zhus SAPNP-platform og dannede sfæriske, viruslignende partikler belagt med mange kopier af de virale antigener. Biokemiske og strukturelle tests bekræftede, at partiklerne var samlet korrekt, og at proteinerne fremstod som tilsigtet.

Når de blev testet i mus, producerede disse nanopartikelvacciner stærke immunresponser, herunder antistoffer, der både kunne genkende og neutralisere flere forskellige filovira. Yderligere ændringer af sukkerarterne på proteinoverfladen afslørede yderligere bevarede sårbarheder, hvilket tyder på, at denne tilgang i sidste ende kunne understøtte en mere omfattende, potentielt universel vaccine mod denne farlige familie af vira.

Med udgangspunkt i disse resultater udvider Zhus team denne strukturdrevne, nanopartikelbaserede strategi til andre højrisikopatogener, herunder Lassa-virus og Nipah-virus. De forsker også i nye metoder til at svække eller omgå mucin-beskyttende skjold for at give immunsystemet endnu bedre adgang til kritiske virale mål.

"Mange faktorer påvirker, hvordan immunsystemet genkender en virus og igangsætter en reaktion," tilføjer Zhu. "Ved at indfange antigenet i dets præfusionsform kan du få 60 % af vejen dertil. Men mange vira - inklusive HIV og filovira - er omgivet af et tæt glykanskjold. Hvis immunsystemet ikke kan gennemskue denne beskyttelse, vil selv den bedst designede vaccine ikke give fuldstændig beskyttelse. At overvinde denne 'usynlighedens kappe' er et af vores næste store mål."

Foruden Zhu inkluderer forfatterne af undersøgelsen, "Rationelt design af næste generation af filovirusvacciner, der kombinerer glycoproteinstabilisering og nanopartikel-billeddannelse med glycanmodifikation," Yi-Zong Lee, Yi-Nan Zhang, Garrett Ward, Sarah Auclair, Connor DesRoberts, Andrew Ward, Robyn Stanfield, Linson Willing He og Research Willing He; Maddy Newby, Joel Allen og Max Crispin fra University of Southampton; og Keegan Braz Gomes fra Uvax Bio.

Undersøgelsen blev støttet af Uvax Bio, LLC og National Institutes of Health. Uvax Bio, et spinoff-vaccinefirma fra Scripps Research, bruger proprietær platformteknologi opfundet i Zhus laboratorium til at udvikle og kommercialisere profylaktiske vacciner mod forskellige infektionssygdomme.

Kilder: