Uudet nanopartikkelirokotteet lupaavat useita tappavia filoviruksia

Uudet nanopartikkelirokotteet lupaavat useita tappavia filoviruksia

Filovirukset ovat saaneet nimensä latinalaisesta sanasta "filum", joka tarkoittaa "lankaa" ja viittaa niiden pitkään lankamaiseen muotoon. Tämä virusperhe sisältää joitakin vaarallisimmista tieteen tuntemista taudinaiheuttajista, mukaan lukien Ebola-, Sudan-, Bundibugyo- ja Marburg-virukset. Yksi syy, miksi nämä virukset ovat edelleen niin tappavia, on niiden pintaproteiinien epävakaus, minkä vuoksi immuunijärjestelmämme on vaikea tunnistaa niitä ja tutkijoiden on vaikea torjua niitä hoitojen tai rokotteiden avulla.

No, aLuontoviestintäScripps Researchin tutkijoiden 12. joulukuuta 2025 julkaistussa tutkimuksessa (tällä hetkellä julkaistu artikkeli) kuvataan uusia rokoteehdokkaita, jotka on suunniteltu suojaamaan useita filoviruskantoja vastaan. Nämä rokotteet näyttävät filoviruksen pintaproteiineja muokatuissa itsekokoavissa proteiininanohiukkasissa (SApNP), mikä auttaa immuunijärjestelmää tunnistamaan viruksen ja reagoimaan siihen paremmin. Hiirillä tehdyissä tutkimuksissa nanohiukkaset saivat aikaan voimakkaita vasta-ainevasteita useille filoviruksille, mikä osoitti lupaavan tien laajempaan ja tehokkaampaan suojaukseen tälle vaaralliselle virusperheelle.

Filovirukset vaativat parempia ratkaisuja – epidemiat ovat olleet tuhoisia ja johtaneet erittäin korkeaan kuolleisuuteen. Viimeisen vuosikymmenen aikana olen soveltanut fysiikan taustaani proteiinisuunnittelun hallitsemiseen. Tavoitteenani on kehittää jokaiselle suurelle virusperheelle universaali suunnittelusuunnitelma, jotta uuden epidemian ilmaantuessa meillä on jo käyttövalmis strategia.”

Jiang Zhu, vanhempi kirjailija, professori integratiivisen rakenne- ja laskennallisen biologian laitokselta, Scripps Research

Zhun seuraavan sukupolven rokotustyö keskittyy viruksen pinnan glykoproteiineihin – proteiineihin, joita virukset käyttävät päästäkseen soluihin ja joita immuunijärjestelmän on tähdättävä suojatakseen. Hänen tiiminsä käyttää lähestymistapaa, jota kutsutaan "rationaaliseksi, rakenteeseen perustuvaksi suunnitteluksi", joka tutkii näitä glykoproteiineja erittäin yksityiskohtaisesti, rakentaen stabiileja, hyvin muotoiltuja versioita ja kuljettaen niitä viruksen muotoisilla proteiinipalloilla - SAPNP:illä -, jotka laukaisevat luotettavasti vahvoja immuunivasteita.

Ryhmä on jo soveltanut tätä rokotealustaa viruksiin, kuten HIV-1, hepatiitti C, RSV, hMPV ja influenssa. Filovirukset olivat seuraava suuri haaste.

Filovirukset, kuten Ebola-virus (EBOV) ja Marburg-virus (MARV), voivat aiheuttaa virusperäistä verenvuotokuumetta, jonka kuolleisuusaste on jopa 90%. Vuosien 2013–2016 ebolaepidemian aikana Länsi-Afrikassa kuoli yli 11 000 ihmistä ja yli 28 000 sai tartunnan. Vaikka Ebolaa vastaan ​​on hyväksytty kaksi rokotetta, mikään rokote ei tarjoa kattavaa suojaa koko filovirusperhettä vastaan.

Tämä johtuu osittain filoviruksen pinnan glykoproteiineista. Nämä proteiinit ovat luonnostaan ​​epästabiileja, ja niiden haavoittuvat alueet – epitoopit – ovat piilossa paksun glykaanikerroksen alla muodostaen molekyylin "näkymättömyysverkon". Fuusiota edeltävässä tilassa (ennen kuin virus tulee soluun) tämä suoja vaikeuttaa immuunisolujen tunnistamista viruksesta. Kun virus fuusioituu solun kanssa, glykoproteiini taittuu takaisin fuusion jälkeiseen muotoon, mikä entisestään vaikeuttaa immuunipuolustusta.

Vuonna 2021 Zhun tiimi käsitteli tätä ongelmaa vuonna 2021 julkaistussa tutkimuksessaLuontoviestintäjossa he kartoittivat Ebolan glykoproteiinin rakenteen yksityiskohtaisesti ja kehittivät strategian sen stabiloimiseksi. Poistamalla musiinipitoiset segmentit loivat puhtaamman, helpommin saavutettavan version proteiinista – sellaisen, joka immuunijärjestelmän oli helpompi tunnistaa ja joka kykeni synnyttämään vahvempia ja hyödyllisempiä vasta-ainevasteita.

"Ebola-ongelman ratkaisemisen jälkeen vuonna 2021 tämä uusi työ vie tätä teoriaa pidemmälle ja soveltaa sitä muihin filoviruslajeihin", Zhu selittää.

Uudessa tutkimuksessa tutkijat suunnittelivat filoviruksen glykoproteiineja uudelleen niin, että ne pysyvät kiinteinä fuusiota edeltävässä muodossaan - muodon, jonka immuunijärjestelmä tarvitsee tunnistaakseen ja reagoidakseen sitä vastaan. Nämä uudelleen suunnitellut proteiinit asetettiin sitten Zhun SAPNP-alustalle, jolloin muodostui pallomaisia, viruksen kaltaisia ​​hiukkasia, jotka oli päällystetty monilla virusantigeenien kopioilla. Biokemialliset ja rakenteelliset testit vahvistivat, että hiukkaset koottiin oikein ja proteiinit näyttivät tarkoitetulta.

Hiirillä testattaessa nämä nanopartikkelirokotteet tuottivat voimakkaita immuunivasteita, mukaan lukien vasta-aineita, jotka pystyivät sekä tunnistamaan että neutraloimaan useita erilaisia ​​filoviruksia. Proteiinipinnan sokereiden lisämuutokset paljastivat lisää säilyviä haavoittuvuuksia, mikä viittaa siihen, että tämä lähestymistapa voisi lopulta tukea kattavampaa, mahdollisesti yleismaailmallista rokotetta tätä vaarallista virusperhettä vastaan.

Näihin tuloksiin perustuen Zhun tiimi laajentaa tätä rakennelähtöistä nanopartikkeleihin perustuvaa strategiaa muihin korkean riskin patogeeneihin, mukaan lukien Lassa- ja Nipah-virus. He tutkivat myös uusia menetelmiä musiinin suojaavan suojan heikentämiseksi tai kiertämiseksi antaakseen immuunijärjestelmälle entistä paremman pääsyn kriittisiin viruskohteisiin.

"Monet tekijät vaikuttavat siihen, kuinka immuunijärjestelmä tunnistaa viruksen ja saa aikaan vasteen", Zhu lisää. "Antigeenin sieppaaminen sen prefuusiomuodossa voi viedä 60 % matkasta perille. Mutta monia viruksia - mukaan lukien HIV ja filovirukset - ympäröi tiheä glykaanisuoja. Jos immuunijärjestelmä ei pysty läpi tätä suojaa, edes parhaiten suunniteltu rokote ei anna täydellistä suojaa. Tämän "näkymättömyyden peitteen" voittaminen on yksi seuraavasta suuresta tavoitteestamme."

Zhun lisäksi tutkimuksen "rationaalinen suunnittelu seuraavan sukupolven filovirusrokotteiden yhdistämisestä glykoproteiinin stabilointiin ja nanohiukkasten kuvantamiseen glykaanimodifioinnilla" tekijöihin kuuluvat Yi-Zong Lee, Yi-Nan Zhang, Garrett Ward, Sarah Auclair, Connor DesRoberts, Andrew S., Wilrips Research ja I Stanan, Wilcling, He; Maddy Newby, Joel Allen ja Max Crispin Southamptonin yliopistosta; ja Keegan Braz Gomes Uvax Biosta.

Tutkimusta tukivat Uvax Bio, LLC ja National Institutes of Health. Scripps Researchin spinoff-rokoteyritys Uvax Bio käyttää Zhun laboratoriossa keksittyä patentoitua alustateknologiaa kehittääkseen ja kaupallistaakseen ennaltaehkäiseviä rokotteita erilaisia ​​tartuntatauteja vastaan.

Lähteet: