Nya nanopartikelvacciner visar lovande mot flera dödliga filovirus

Nya nanopartikelvacciner visar lovande mot flera dödliga filovirus

Filovirus får sitt namn från det latinska ordet "filum", som betyder "tråd", en hänvisning till deras långa, trådlika form. Denna familj av virus innehåller några av de farligaste patogenerna som vetenskapen känner till, inklusive ebola-, Sudan-, Bundibugyo- och Marburg-virus. En anledning till att dessa virus fortfarande är så dödliga är instabiliteten hos deras ytproteiner, vilket gör det svårt för vårt immunsystem att känna igen dem och svårt för forskare att bekämpa dem med behandlingar eller vacciner.

Tja, aNaturkommunikationPublicerad den 12 december 2025, studien (för närvarande en publicerad artikel) av Scripps Research-forskare beskriver nya vaccinkandidater utformade för att skydda mot flera stammar av filovirus. Dessa vacciner visar filovirusytproteiner på konstruerade självmonterande proteinnanopartiklar (SApNP), vilket hjälper immunsystemet att bättre känna igen och svara på viruset. I musstudier utlöste nanopartiklarna starka antikroppssvar mot flera filovirus, vilket visar en lovande väg till ett bredare, mer effektivt skydd för denna farliga familj av virus.

Filovirus kräver bättre lösningar – utbrotten har varit förödande och resulterat i extremt hög dödlighet. Under det senaste decenniet har jag tillämpat min fysikbakgrund för att bemästra proteindesign. Mitt mål är att utveckla en universell designritning för varje större virusfamilj så att när ett nytt utbrott inträffar har vi redan en färdig att använda strategi."

Jiang Zhu, senior författare, professor vid institutionen för integrativ strukturell och beräkningsbiologi, Scripps Research

Zhus nästa generations vaccinsatsning fokuserar på virala ytglykoproteiner - de proteiner som virus använder för att komma in i celler och som immunsystemet måste rikta in sig på för skydd. Hans team använder ett tillvägagångssätt som kallas "rationell, strukturbaserad design" som undersöker dessa glykoproteiner i minsta detalj, konstruerar stabila, välformade versioner och transporterar dem på virusformade proteinsfärer - SAPNPs - som på ett tillförlitligt sätt utlöser starka immunsvar.

Teamet har redan tillämpat denna vaccinplattform på virus som HIV-1, hepatit C, RSV, hMPV och influensa. Filovirus var nästa stora utmaning.

Filovirus som ebolavirus (EBOV) och Marburgvirus (MARV) kan orsaka viral hemorragisk feber med en dödlighet på upp till 90 %. Under ebolaepidemin 2013-2016 i Västafrika dog mer än 11 ​​000 människor och över 28 000 smittades. Även om två vacciner har godkänts mot ebola, ger inget vaccin ett heltäckande skydd mot hela filovirusfamiljen.

Detta beror delvis på filovirusets ytglykoproteiner. Dessa proteiner är i sig instabila och deras sårbara regioner – epitoper – är gömda under ett tjockt lager av glykaner och bildar en molekylär "osynlighetsmantel". I prefusionstillståndet (innan viruset kommer in i en cell) gör detta skydd det svårare för immunceller att känna igen viruset. När viruset smälter samman med en cell, viks glykoproteinet tillbaka till en postfusionsform, vilket ytterligare komplicerar immunförsvaret.

2021 tog Zhus team upp denna fråga i en studie publicerad iNaturkommunikationdär de kartlade strukturen av ebola-glykoproteinet i detalj och utvecklade en strategi för att stabilisera det. Genom att ta bort de mucinrika segmenten skapade de en renare, mer tillgänglig version av proteinet - en som var lättare för immunsystemet att känna igen och kapabel att generera starkare, mer användbara antikroppssvar.

"Efter att ha löst ebolaproblemet 2021 tar det här nya arbetet denna teori vidare och tillämpar den på ytterligare filovirusarter," förklarar Zhu.

I den nya studien designade forskare om filovirusglykoproteiner så att de förblir fixerade i sin prefusionsform - den form som immunsystemet behöver för att känna igen och få ett svar mot det. Dessa omdesignade proteiner placerades sedan på Zhus SAPNP-plattform och bildade sfäriska, virusliknande partiklar belagda med många kopior av de virala antigenerna. Biokemiska och strukturella tester bekräftade att partiklarna satts ihop korrekt och att proteinerna såg ut som avsett.

När de testades på möss producerade dessa nanopartikelvacciner starka immunsvar, inklusive antikroppar som både kunde känna igen och neutralisera flera olika filovirus. Ytterligare förändringar av sockerarterna på proteinytan avslöjade ytterligare bevarade sårbarheter, vilket tyder på att detta tillvägagångssätt i slutändan skulle kunna stödja ett mer omfattande, potentiellt universellt vaccin mot denna farliga familj av virus.

Med utgångspunkt i dessa resultat utökar Zhus team denna strukturdrivna, nanopartikelbaserade strategi till andra högriskpatogener, inklusive Lassa-virus och Nipah-virus. De forskar också på nya metoder för att försvaga eller kringgå den mucinskyddande skölden för att ge immunsystemet ännu bättre tillgång till kritiska virala mål.

"Många faktorer påverkar hur immunsystemet känner igen ett virus och sätter igång ett svar", tillägger Zhu. "Att fånga antigenet i dess prefusionsform kan ta dig 60 % av vägen dit. Men många virus - inklusive HIV och filovirus - är omgivna av en tät glykansköld. Om immunsystemet inte kan se igenom detta skydd kommer inte ens det bäst designade vaccinet att ge ett fullständigt skydd. Att övervinna denna "osynlighetsmantel" är ett av våra nästa stora mål."

Förutom Zhu, författarna till studien, "Rationell design av nästa generations filovirusvacciner som kombinerar glykoproteinstabilisering och nanopartikelavbildning med glykanmodifiering", inkluderar Yi-Zong Lee, Yi-Nan Zhang, Garrett Ward, Sarah Auclair, Connor DesRoberts, Andrew Ward, Robyn Stanfield, Linson I och Research Willing He; Maddy Newby, Joel Allen och Max Crispin från University of Southampton; och Keegan Braz Gomes från Uvax Bio.

Studien stöddes av Uvax Bio, LLC och National Institutes of Health. Uvax Bio, ett spinoff-vaccinföretag från Scripps Research, använder egen plattformsteknologi som uppfunnits i Zhus labb för att utveckla och kommersialisera profylaktiska vacciner mot olika infektionssjukdomar.

Källor: