Nova cepiva z nanodelci obetajo proti več smrtonosnim filovirusom

Nova cepiva z nanodelci obetajo proti več smrtonosnim filovirusom

Filovirusi so dobili ime iz latinske besede "filum", kar pomeni "nit", kar se nanaša na njihovo dolgo, nitasto obliko. Ta družina virusov vsebuje nekaj najnevarnejših patogenov, kar jih pozna znanost, vključno z virusi ebole, sudana, bundibugya in marburga. Eden od razlogov, zakaj so ti virusi še vedno tako smrtonosni, je nestabilnost njihovih površinskih beljakovin, zaradi česar jih naš imunski sistem težko prepozna, raziskovalcem pa se težko bori proti njim z zdravili ali cepivi.

No, aKomunikacija v naraviŠtudija (trenutno objavljen članek) znanstvenikov Scripps Research, objavljena 12. decembra 2025, opisuje nova možna cepiva, zasnovana za zaščito pred več sevi filovirusa. Ta cepiva prikazujejo površinske beljakovine filovirusa na zasnovanih samosestavljajočih se beljakovinskih nanodelcih (SApNP), kar pomaga imunskemu sistemu bolje prepoznati virus in se nanj odzvati. V študijah na miših so nanodelci sprožili močan odziv protiteles na več filovirusov, kar kaže na obetavno pot do širše in učinkovitejše zaščite te nevarne družine virusov.

Filovirusi zahtevajo boljše rešitve – izbruhi so bili uničujoči in povzročili izjemno visoke stopnje umrljivosti. V zadnjem desetletju sem uporabil svoje znanje fizike, da bi obvladal načrtovanje beljakovin. Moj cilj je razviti načrt univerzalne zasnove za vsako večjo družino virusov, tako da bomo ob novem izbruhu že imeli strategijo, pripravljeno za uporabo.«

Jiang Zhu, višji avtor, profesor na Oddelku za integrativno strukturno in računalniško biologijo, Scripps Research

Zhujeva prizadevanja za cepivo naslednje generacije se osredotočajo na virusne površinske glikoproteine ​​– beljakovine, ki jih virusi uporabljajo za vstop v celice in na katere mora imunski sistem ciljati za zaščito. Njegova ekipa uporablja pristop, imenovan »racionalna zasnova, ki temelji na strukturi«, ki preučuje te glikoproteine ​​v najmanjših podrobnostih, konstruira stabilne, dobro oblikovane različice in jih prenaša na proteinske sfere v obliki virusa – SAPNP –, ki zanesljivo sprožijo močan imunski odziv.

Ekipa je to platformo cepiva že uporabila za viruse, kot so HIV-1, hepatitis C, RSV, hMPV in gripa. Filovirusi so bili naslednji velik izziv.

Filovirusi, kot sta virus ebole (EBOV) in virus Marburg (MARV), lahko povzročijo virusno hemoragično vročino s stopnjo smrtnosti do 90 %. Med epidemijo ebole v Zahodni Afriki 2013–2016 je umrlo več kot 11.000 ljudi, več kot 28.000 pa jih je bilo okuženih. Čeprav sta bili proti eboli odobreni dve cepivi, nobeno cepivo ne zagotavlja celovite zaščite pred celotno družino filovirusov.

To je deloma posledica površinskih glikoproteinov filovirusa. Ti proteini so sami po sebi nestabilni in njihove ranljive regije – epitopi – so skrite pod debelo plastjo glikanov, ki tvorijo molekularni »plašč nevidnosti«. V stanju pred fuzijo (preden virus vstopi v celico) ta zaščita imunskim celicam težje prepozna virus. Ko se virus spoji s celico, se glikoprotein zloži nazaj v postfuzijsko obliko, kar dodatno oteži imunsko obrambo.

Leta 2021 je Zhujeva ekipa obravnavala to težavo v študiji, objavljeni vKomunikacija v naravikjer so podrobno preslikali strukturo glikoproteina ebole in razvili strategijo za njegovo stabilizacijo. Z odstranitvijo segmentov, bogatih z mucinom, so ustvarili čistejšo, bolj dostopno različico beljakovine – takšno, ki jo je imunski sistem lažje prepoznal in ki je lahko ustvarila močnejše in bolj uporabne odzive protiteles.

"Po rešitvi problema ebole leta 2021 to novo delo popelje to teorijo naprej in jo uporablja za dodatne vrste filovirusov," pojasnjuje Zhu.

V novi študiji so raziskovalci preoblikovali glikoproteine ​​filovirusa, tako da ostanejo fiksirani v svoji predfuzijski obliki – obliki, ki jo imunski sistem potrebuje, da jo prepozna in se nanjo odzove. Te preoblikovane beljakovine so nato postavili na Zhujevo platformo SAPNP in oblikovali sferične, virusom podobne delce, prevlečene s številnimi kopijami virusnih antigenov. Biokemični in strukturni testi so potrdili, da so bili delci pravilno sestavljeni in da so proteini videti, kot je bilo predvideno.

Pri testiranju na miših so ta cepiva z nanodelci povzročila močan imunski odziv, vključno s protitelesi, ki so lahko prepoznala in nevtralizirala več različnih filovirusov. Dodatne spremembe sladkorjev na površini beljakovin so razkrile dodatne ohranjene ranljivosti, kar kaže, da bi ta pristop lahko na koncu podprl bolj celovito, potencialno univerzalno cepivo proti tej nevarni družini virusov.

Na podlagi teh rezultatov Zhujeva ekipa širi to strukturno usmerjeno strategijo, ki temelji na nanodelcih, na druge patogene z visokim tveganjem, vključno z virusom Lassa in virusom Nipah. Prav tako raziskujejo nove metode za oslabitev ali izogibanje zaščitnemu ščitu mucina, da bi imunskemu sistemu omogočili še boljši dostop do kritičnih virusnih tarč.

"Številni dejavniki vplivajo na to, kako imunski sistem prepozna virus in se odzove," dodaja Zhu. "Če zajamete antigen v njegovi predfuzijski obliki, boste morda dosegli 60 % poti. Toda številni virusi - vključno s HIV in filovirusi - so obdani z gostim glikanskim ščitom. Če imunski sistem ne vidi skozi to zaščito, tudi najbolje zasnovano cepivo ne bo zagotovilo popolne zaščite. Premagovanje tega 'plašča nevidnosti' je eden naših naslednjih velikih ciljev."

Poleg Zhuja so avtorji študije »Racionalna zasnova filovirusnih cepiv naslednje generacije, ki združuje stabilizacijo glikoproteina in slikanje nanodelcev z modifikacijo glikana« Yi-Zong Lee, Yi-Nan Zhang, Garrett Ward, Sarah Auclair, Connor DesRoberts, Andrew Ward, Robyn Stanfield, Linling He in Ian Wilson iz Scripps Research; Maddy Newby, Joel Allen in Max Crispin z Univerze v Southamptonu; in Keegan Braz Gomes iz Uvax Bio.

Študijo sta podprla Uvax Bio, LLC in Nacionalni inštitut za zdravje. Uvax Bio, spinoff podjetje za cepiva Scripps Research, uporablja lastniško tehnologijo platforme, izumljeno v Zhujevem laboratoriju za razvoj in komercializacijo profilaktičnih cepiv proti različnim nalezljivim boleznim.

Viri: