Uued nanoosakestest koosnevad vaktsiinid on paljutõotavad mitmete surmavate filoviiruse vastu

Uued nanoosakestest koosnevad vaktsiinid on paljutõotavad mitmete surmavate filoviiruse vastu

Filoviirused on saanud oma nime ladinakeelsest sõnast "filum", mis tähendab "niit" - viide nende pikale niidilaadsele kujule. See viiruste perekond sisaldab mõningaid kõige ohtlikumaid teadusele teadaolevaid patogeene, sealhulgas Ebola, Sudaani, Bundibugyo ja Marburgi viiruseid. Üks põhjus, miks need viirused on endiselt nii surmavad, on nende pinnavalkude ebastabiilsus, mistõttu on meie immuunsüsteemil raske neid ära tunda ja teadlastel on raske nendega ravi või vaktsiiniga võidelda.

Noh, aLoodussuhtlus12. detsembril 2025 avaldatud Scripps Researchi teadlaste uuring (praegu avaldatud artikkel) kirjeldab uusi vaktsiinikandidaate, mis on loodud kaitsma mitme filoviiruse tüve eest. Need vaktsiinid näitavad filoviiruse pinnavalke konstrueeritud isekoosnevatel valgu nanoosakestel (SApNP), aidates immuunsüsteemil viirust paremini ära tunda ja sellele reageerida. Hiirte uuringutes käivitasid nanoosakesed tugevad antikehareaktsioonid mitmele filoviirusele, näidates paljutõotavat teed selle ohtliku viiruste perekonna laiemale ja tõhusamale kaitsele.

Filoviirused nõuavad paremaid lahendusi – puhangud on olnud laastavad ja põhjustanud ülikõrge suremuse. Viimase kümnendi jooksul olen rakendanud oma füüsika tausta valgu disaini valdamiseks. Minu eesmärk on töötada välja universaalne kujunduskava iga suurema viiruseperekonna jaoks, et uue haiguspuhangu korral oleks meil juba kasutusvalmis strateegia.

Jiang Zhu, vanemautor, Scrippsi uuringute integratiivse struktuuri- ja arvutusbioloogia osakonna professor

Zhu järgmise põlvkonna vaktsiinitöö keskendub viiruse pinna glükoproteiinidele – valkudele, mida viirused kasutavad rakkudesse sisenemiseks ja mida immuunsüsteem peab kaitsma. Tema meeskond kasutab lähenemisviisi, mida nimetatakse "ratsionaalseks, struktuuripõhiseks disainiks", mis uurib neid glükoproteiine üksikasjalikult, luues stabiilsed, hästi vormitud versioonid ja transportides need viirusekujulistele valgusfääridele - SAPNP-dele -, mis käivitavad usaldusväärselt tugeva immuunvastuse.

Meeskond on seda vaktsiiniplatvormi juba rakendanud selliste viiruste puhul nagu HIV-1, C-hepatiit, RSV, hMPV ja gripp. Filoviirused olid järgmine suur väljakutse.

Filoviirused nagu Ebola viirus (EBOV) ja Marburgi viirus (MARV) võivad põhjustada viiruslikku hemorraagilist palavikku kuni 90% surmaga. Ebola epideemia ajal 2013–2016 Lääne-Aafrikas suri üle 11 000 inimese ja üle 28 000 nakatus. Kuigi Ebola vastu on heaks kiidetud kaks vaktsiini, ei paku ükski vaktsiin terviklikku kaitset kogu filoviiruse perekonna vastu.

See on osaliselt tingitud filoviiruse pinna glükoproteiinidest. Need valgud on oma olemuselt ebastabiilsed ja nende haavatavad piirkonnad – epitoobid – on peidetud paksu glükaanikihi alla, moodustades molekulaarse "nähtamatuse katte". Liitmiseelses olekus (enne viiruse rakku sisenemist) muudab see kaitse immuunrakkudel viiruse äratundmise raskemaks. Kui viirus sulandub rakuga, voldib glükoproteiin tagasi liitumisjärgseks vormiks, mis muudab immuunkaitse veelgi keerulisemaks.

2021. aastal käsitles Zhu meeskond seda probleemi aastal avaldatud uuringusLoodussuhtluskus nad kaardistasid üksikasjalikult Ebola glükoproteiini struktuuri ja töötasid välja strateegia selle stabiliseerimiseks. Mutsiinirikkad segmendid eemaldades lõid nad valgu puhtama ja ligipääsetavama versiooni – sellise, mida oli immuunsüsteemil lihtsam ära tunda ja mis oli võimeline tekitama tugevamaid ja kasulikumaid antikehareaktsioone.

"Pärast Ebola probleemi lahendamist 2021. aastal viib see uus töö seda teooriat edasi ja rakendab seda täiendavate filoviiruse liikide suhtes, " selgitab Zhu.

Uues uuringus kujundasid teadlased filoviiruse glükoproteiinid ümber nii, et need jääksid fikseerituks oma liitmiseelsel kujul – kuju, mida immuunsüsteem vajab, et seda ära tunda ja reageerida. Need ümberkujundatud valgud asetati seejärel Zhu SAPNP platvormile, moodustades sfäärilised viirusetaolised osakesed, mis olid kaetud paljude viirusantigeenide koopiatega. Biokeemilised ja struktuursed testid kinnitasid, et osakesed olid õigesti kokku pandud ja valgud ilmusid nii, nagu ette nähtud.

Hiirtel testimisel tekitasid need nanoosakeste vaktsiinid tugevaid immuunvastuseid, sealhulgas antikehi, mis suutsid ära tunda ja neutraliseerida mitut erinevat filoviirust. Täiendavad muudatused valgu pinnal olevate suhkrute osas näitasid täiendavaid konserveerunud haavatavusi, mis viitab sellele, et see lähenemisviis võib lõppkokkuvõttes toetada terviklikumat, potentsiaalselt universaalsemat vaktsiini selle ohtliku viiruste perekonna vastu.

Nendele tulemustele tuginedes laiendab Zhu meeskond seda struktuuripõhist nanoosakestel põhinevat strateegiat teistele kõrge riskiga patogeenidele, sealhulgas Lassa viirusele ja Nipah viirusele. Samuti uurivad nad uusi meetodeid mutsiini kaitsekilbi nõrgendamiseks või sellest möödahiilimiseks, et anda immuunsüsteemile veelgi parem juurdepääs kriitilistele viiruse sihtmärkidele.

"Paljud tegurid mõjutavad seda, kuidas immuunsüsteem viiruse ära tunneb ja reageerib," lisab Zhu. "Antigeeni kinnipüüdmine selle prefusioonivormis võib jõuda 60% teest. Kuid paljusid viirusi – sealhulgas HIV-i ja filoviiruseid – ümbritseb tihe glükaanikilp. Kui immuunsüsteem ei näe seda kaitset läbi, ei paku isegi kõige paremini välja töötatud vaktsiin täielikku kaitset. Sellest "nähtamatuse katte" ületamine on üks meie järgmisest suurest eesmärgist."

Lisaks Zhule on uuringu "Järgmise põlvkonna filoviiruse vaktsiinide ratsionaalne disain, mis ühendab glükoproteiini stabiliseerimist ja nanoosakeste kuvamist glükaani modifikatsiooniga" autorite hulka Yi-Zong Lee, Yi-Nan Zhang, Garrett Ward, Sarah Auclair, Connor DesRoberts, Andrew S., Wireless Research ja I. Andrew Ward, Wilps, He. Maddy Newby, Joel Allen ja Max Crispin Southamptoni ülikoolist; ja Keegan Braz Gomes ettevõttest Uvax Bio.

Uuringut toetasid Uvax Bio, LLC ja riiklikud terviseinstituudid. Scripps Researchi spinoff-vaktsiiniettevõte Uvax Bio kasutab Zhu laboris leiutatud patenteeritud platvormitehnoloogiat mitmesuguste nakkushaiguste vastu profülaktiliste vaktsiinide väljatöötamiseks ja turustamiseks.

Allikad: