Nowe szczepionki nanocząstkowe są obiecujące przeciwko kilku śmiercionośnym filowirusom

Nowe szczepionki nanocząstkowe są obiecujące przeciwko kilku śmiercionośnym filowirusom

Filowirusy wzięły swoją nazwę od łacińskiego słowa „filum”, oznaczającego „nić”, co jest nawiązaniem do ich długiego, nitkowatego kształtu. Ta rodzina wirusów zawiera jedne z najniebezpieczniejszych patogenów znanych nauce, w tym wirusy Ebola, Sudan, Bundibugyo i Marburg. Jednym z powodów, dla których te wirusy są nadal tak śmiercionośne, jest niestabilność ich białek powierzchniowych, co utrudnia naszemu układowi odpornościowemu ich rozpoznanie, a badaczom trudno jest z nimi walczyć za pomocą terapii lub szczepionek.

Cóż, AKomunikacja przyrodniczaOpublikowane 12 grudnia 2025 r. badanie (obecnie opublikowany artykuł) przeprowadzone przez naukowców ze Scripps Research opisuje nowych kandydatów na szczepionki zaprojektowane w celu ochrony przed wieloma szczepami filowirusa. Szczepionki te zawierają białka powierzchniowe filowirusa na zmodyfikowanych, samoorganizujących się nanocząsteczkach białkowych (SApNP), pomagając układowi odpornościowemu lepiej rozpoznawać wirusa i reagować na niego. W badaniach na myszach nanocząsteczki wywołały silną reakcję przeciwciał na kilka filowirusów, wskazując obiecującą drogę do szerszej i skuteczniejszej ochrony przed tą niebezpieczną rodziną wirusów.

Filowirusy wymagają lepszych rozwiązań – epidemie były niszczycielskie i powodowały niezwykle wysoką śmiertelność. W ciągu ostatniej dekady wykorzystywałem wiedzę z fizyki do opanowania projektowania białek. Moim celem jest opracowanie uniwersalnego planu projektowego dla każdej większej rodziny wirusów, tak abyśmy w przypadku pojawienia się nowej epidemii mieli już gotową do zastosowania strategię”.

Jiang Zhu, starszy autor, profesor na Wydziale Integracyjnej Biologii Strukturalnej i Obliczeniowej, Scripps Research

Prace Zhu dotyczące szczepionek nowej generacji skupiają się na wirusowych glikoproteinach powierzchniowych – białkach, których wirusy używają do wniknięcia do komórek i które układ odpornościowy musi obrać za cel ochrony. Jego zespół stosuje podejście zwane „racjonalnym projektowaniem opartym na strukturze”, które bada te glikoproteiny w najdrobniejszych szczegółach, konstruując stabilne, dobrze uformowane wersje i transportując je na kulkach białkowych w kształcie wirusa – SAPNP – które niezawodnie wyzwalają silną odpowiedź immunologiczną.

Zespół zastosował już tę platformę szczepionek do wirusów takich jak HIV-1, wirusowe zapalenie wątroby typu C, RSV, hMPV i grypa. Kolejnym dużym wyzwaniem były filowirusy.

Filowirusy, takie jak wirus Ebola (EBOV) i wirus Marburg (MARV), mogą powodować wirusową gorączkę krwotoczną ze śmiertelnością sięgającą 90%. Podczas epidemii wirusa Ebola w Afryce Zachodniej w latach 2013–2016 zginęło ponad 11 000 osób, a ponad 28 000 zostało zakażonych. Chociaż dwie szczepionki zostały zatwierdzone przeciwko wirusowi Ebola, żadna szczepionka nie zapewnia kompleksowej ochrony przed całą rodziną filowirusów.

Jest to częściowo spowodowane glikoproteinami powierzchniowymi filowirusa. Białka te są z natury niestabilne, a ich wrażliwe regiony – epitopy – są ukryte pod grubą warstwą glikanów, tworząc molekularny „peleryna niewidzialności”. W stanie przed fuzją (zanim wirus dostanie się do komórki) ta ochrona utrudnia komórkom odpornościowym rozpoznanie wirusa. Gdy wirus łączy się z komórką, glikoproteina składa się z powrotem do postaci pofuzyjnej, co jeszcze bardziej komplikuje obronę immunologiczną.

W 2021 roku zespół Zhu zajął się tą kwestią w badaniu opublikowanym wKomunikacja przyrodniczagdzie szczegółowo zmapowali strukturę glikoproteiny wirusa Ebola i opracowali strategię jej stabilizacji. Usuwając segmenty bogate w mucynę, stworzono czystszą, bardziej dostępną wersję białka – taką, która była łatwiejsza do rozpoznania przez układ odpornościowy i zdolna do generowania silniejszych, bardziej użytecznych odpowiedzi przeciwciał.

„Po rozwiązaniu problemu wirusa Ebola w 2021 r. w ramach tej nowej pracy poszliśmy dalej w tę teorię i zastosowaliśmy ją do dodatkowych gatunków filowirusów” – wyjaśnia Zhu.

W nowym badaniu naukowcy przeprojektowali glikoproteiny filowirusa, tak aby pozostały niezmienione w swoim kształcie sprzed fuzji – kształcie, który układ odpornościowy musi rozpoznać i wywołać przeciwko niemu odpowiedź. Te przeprojektowane białka umieszczono następnie na platformie SAPNP firmy Zhu, tworząc kuliste, wirusopodobne cząstki pokryte wieloma kopiami antygenów wirusowych. Testy biochemiczne i strukturalne potwierdziły, że cząstki zostały prawidłowo złożone, a białka wyglądały zgodnie z zamierzeniami.

Testowane na myszach te nanocząstkowe szczepionki wywołały silną odpowiedź immunologiczną, w tym przeciwciała, które mogły zarówno rozpoznać, jak i zneutralizować kilka różnych filowirusów. Dodatkowe zmiany w cukrach na powierzchni białka ujawniły dodatkowe, zakonserwowane słabe punkty, co sugeruje, że takie podejście może ostatecznie pomóc w opracowaniu bardziej wszechstronnej, potencjalnie uniwersalnej szczepionki przeciwko tej niebezpiecznej rodzinie wirusów.

Opierając się na tych wynikach, zespół Zhu rozszerza tę opartą na strukturze strategię opartą na nanocząsteczkach na inne patogeny wysokiego ryzyka, w tym wirusy Lassa i wirusy Nipah. Badają także nowe metody osłabiania lub obchodzenia osłony ochronnej mucyny, aby zapewnić układowi odpornościowemu jeszcze lepszy dostęp do kluczowych celów wirusowych.

„Wiele czynników wpływa na to, jak układ odpornościowy rozpoznaje wirusa i wywołuje reakcję” – dodaje Zhu. „Przechwycenie antygenu w postaci prefuzyjnej może pomóc w 60% sukcesu. Jednak wiele wirusów – w tym HIV i filowirusy – jest otoczonych gęstą tarczą glikanową. Jeśli układ odpornościowy nie może przejrzeć tej ochrony, nawet najlepiej zaprojektowana szczepionka nie zapewni całkowitej ochrony. Pokonanie tego „płaszcza niewidzialności” jest jednym z naszych kolejnych dużych celów”.

Oprócz Zhu autorami badania „Racjonalne projektowanie szczepionek filowirusowych nowej generacji łączących stabilizację glikoprotein i obrazowanie nanocząstek z modyfikacją glikanów” są Yi-Zong Lee, Yi-Nan Zhang, Garrett Ward, Sarah Auclair, Connor DesRoberts, Andrew Ward, Robyn Stanfield, Linling He i Ian Wilson z Scripps Research; Maddy Newby, Joel Allen i Max Crispin z Uniwersytetu w Southampton; i Keegan Braz Gomes z Uvax Bio.

Badanie było wspierane przez Uvax Bio, LLC i Narodowy Instytut Zdrowia. Uvax Bio, firma produkująca szczepionki wydzielona ze Scripps Research, wykorzystuje zastrzeżoną technologię platformy wynalezioną w laboratorium Zhu do opracowywania i komercjalizacji szczepionek profilaktycznych przeciwko różnym chorobom zakaźnym.

Źródła: