Nova cjepiva od nanočestica obećavaju protiv nekoliko smrtonosnih filovirusa

Nova cjepiva od nanočestica obećavaju protiv nekoliko smrtonosnih filovirusa

Filovirusi su dobili svoje ime od latinske riječi "filum", što znači "nit", referenca na njihov dugi končasti oblik. Ova obitelj virusa sadrži neke od najopasnijih patogena poznatih znanosti, uključujući viruse Ebole, Sudan, Bundibugyo i Marburg. Jedan od razloga zašto su ti virusi još uvijek tako smrtonosni je nestabilnost njihovih površinskih proteina, što otežava našem imunološkom sustavu da ih prepozna, a istraživačima da se bore protiv njih tretmanima ili cjepivima.

Pa, aKomunikacija s prirodomObjavljena 12. prosinca 2025., studija (trenutačno objavljeni članak) znanstvenika Scripps Researcha opisuje nove kandidate za cjepivo osmišljene za zaštitu od više sojeva filovirusa. Ova cjepiva prikazuju površinske proteine ​​filovirusa na projektiranim samosastavljajućim proteinskim nanočesticama (SApNP), pomažući imunološkom sustavu da bolje prepozna i odgovori na virus. U studijama na miševima, nanočestice su izazvale snažne reakcije protutijela na nekoliko filovirusa, pokazujući obećavajući put prema široj, učinkovitijoj zaštiti ove opasne obitelji virusa.

Filovirusi zahtijevaju bolja rješenja - epidemije su bile razorne i rezultirale su iznimno visokim stopama smrtnosti. Tijekom posljednjeg desetljeća primijenio sam svoje znanje iz fizike kako bih svladao dizajn proteina. Moj cilj je razviti nacrt univerzalnog dizajna za svaku veću obitelj virusa tako da kada se pojavi nova epidemija, već imamo strategiju spremnu za korištenje.”

Jiang Zhu, viši autor, profesor na Odjelu za integrativnu strukturnu i računalnu biologiju, Scripps Research

Zhuov trud oko cjepiva sljedeće generacije fokusiran je na virusne površinske glikoproteine ​​– proteine ​​koje virusi koriste za ulazak u stanice i koje imunološki sustav mora ciljati radi zaštite. Njegov tim koristi pristup koji se zove "racionalni dizajn temeljen na strukturi" koji ispituje te glikoproteine ​​do najsitnijih detalja, konstruirajući stabilne, dobro oblikovane verzije i transportirajući ih na proteinske sfere u obliku virusa - SAPNP-ove - koji pouzdano pokreću snažne imunološke reakcije.

Tim je već primijenio ovu platformu cjepiva na viruse kao što su HIV-1, hepatitis C, RSV, hMPV i gripa. Filovirusi su bili sljedeći veliki izazov.

Filovirusi poput virusa Ebole (EBOV) i Marburg virusa (MARV) mogu uzrokovati virusnu hemoragičnu groznicu sa stopom smrtnosti do 90%. Tijekom epidemije ebole u zapadnoj Africi 2013.-2016. umrlo je više od 11.000 ljudi, a više od 28.000 je zaraženo. Iako su protiv ebole odobrena dva cjepiva, niti jedno cjepivo ne pruža sveobuhvatnu zaštitu protiv cijele obitelji filovirusa.

To je dijelom zbog površinskih glikoproteina filovirusa. Ovi proteini su inherentno nestabilni i njihova ranjiva područja - epitopi - skriveni su ispod debelog sloja glikana, tvoreći molekularni "ogrtač nevidljivosti". U stanju prije fuzije (prije nego što virus uđe u stanicu), ova zaštita otežava imunološkim stanicama prepoznavanje virusa. Jednom kada se virus stopi sa stanicom, glikoprotein se savija u postfuzijski oblik, dodatno komplicirajući imunološku obranu.

Godine 2021. Zhuov tim bavio se ovim problemom u studiji objavljenoj uKomunikacija s prirodomgdje su detaljno mapirali strukturu glikoproteina ebole i razvili strategiju za njegovu stabilizaciju. Uklanjanjem segmenata bogatih mucinom, stvorili su čišću, pristupačniju verziju proteina - onu koju je imunološki sustav lakše prepoznao i koja je sposobna generirati jače, korisnije odgovore antitijela.

"Nakon rješavanja problema ebole 2021., ovaj novi rad ide dalje od te teorije i primjenjuje je na dodatne vrste filovirusa", objašnjava Zhu.

U novoj studiji istraživači su redizajnirali glikoproteine ​​filovirusa tako da ostanu fiksirani u svom obliku prije fuzije - obliku koji imunološki sustav treba da prepozna i odgovori na njega. Ovi redizajnirani proteini su zatim postavljeni na Zhuovu SAPNP platformu, tvoreći sferične čestice nalik virusu obložene s mnogo kopija virusnih antigena. Biokemijski i strukturni testovi potvrdili su da su čestice ispravno sastavljene i da su proteini izgledali onako kako su i planirani.

Kada su testirana na miševima, ova cjepiva od nanočestica proizvela su snažne imunološke reakcije, uključujući protutijela koja su mogla prepoznati i neutralizirati nekoliko različitih filovirusa. Dodatne promjene šećera na površini proteina otkrile su dodatne očuvane ranjivosti, sugerirajući da bi ovaj pristup u konačnici mogao poduprijeti sveobuhvatnije, potencijalno univerzalno cjepivo protiv ove opasne obitelji virusa.

Nadovezujući se na ove rezultate, Zhuov tim proširuje ovu strukturno vođenu strategiju temeljenu na nanočesticama na druge visokorizične patogene, uključujući Lassa virus i Nipah virus. Oni također istražuju nove metode za slabljenje ili zaobilaženje mucinskog zaštitnog štita kako bi imunološkom sustavu omogućili još bolji pristup kritičnim virusnim metama.

"Mnogi čimbenici utječu na to kako imunološki sustav prepoznaje virus i postavlja odgovor", dodaje Zhu. "Hvatanje antigena u njegovom prethodnom obliku može vas dovesti do 60% puta. Ali mnogi virusi - uključujući HIV i filoviruse - okruženi su gustim glikanskim štitom. Ako imunološki sustav ne može vidjeti kroz ovu zaštitu, čak ni najbolje dizajnirano cjepivo neće pružiti potpunu zaštitu. Prevladavanje ovog 'plašta nevidljivosti' jedan je od naših sljedećih velikih ciljeva."

Osim Zhua, autori studije "Racionalni dizajn sljedeće generacije cjepiva protiv filovirusa koja kombiniraju stabilizaciju glikoproteina i oslikavanje nanočesticama s modifikacijom glikana", uključuju Yi-Zong Lee, Yi-Nan Zhang, Garrett Ward, Sarah Auclair, Connor DesRoberts, Andrew Ward, Robyn Stanfield, Linling He i Ian Wilson iz Scrippsovo istraživanje; Maddy Newby, Joel Allen i Max Crispin sa Sveučilišta Southampton; i Keegan Braz Gomes iz Uvax Bio.

Studiju su podržali Uvax Bio, LLC i Nacionalni instituti za zdravlje. Uvax Bio, spinoff tvrtka za cjepiva iz Scripps Researcha, koristi vlasničku tehnologiju platforme izumljenu u Zhuovom laboratoriju za razvoj i komercijalizaciju profilaktičkih cjepiva protiv raznih zaraznih bolesti.

Izvori: