«Голая» мРНК вызвала у мышей иммунный ответ против коронавируса

Одобренные на настоящий момент мРНК-вакцины против коронавирусной инфекции содержат в своем составе липидные наночастицы, которые защищают мРНК от ферментативной деградации, опосредуют доставку внутрь клетки и действуют как иммуностимулирующий адъювант. При попадании в организм липидные наночастицы распространяются в лимфоузлы, селезенку и печень. И если нахождение наночастиц в лимфоидных органах способствует развитию иммунитета, то их системное распространение может вызвать ненужные реакции. Существующие вакцины соответствуют требованиям безопасности, но их реактогенность можно еще сильнее снизить.

Одна из возможных стратегий — использование «голой» мРНК — сопряжена с рядом трудностей, особенно если учесть разнообразные функции, которые выполняют липидные наночастицы в вакцине. Повысить эффективность стратегии можно, оптимизировав способ доставки. Привлекательная цель – кожа, в которой содержится множество антигенпрезентующих клеток, больше, чем мышцы. Однако проведение такой процедуры требует от медицинского персонала большой сноровки. В новой работе исследователи из Японии использовали шприц-пистолет (безыгольный инъектор), чтобы доставить «голую» мРНК в клетки кожи. Они продемонстрировали ее способность вызывать иммунитет у мышей и обезьян.

Сначала авторы подтвердили, что использование безыгольного инъектора не вызывает деградацию мРНК. Затем мРНК, кодирующую ген люциферазы, ввели в кожу мыши. При использовании инъектора уровень экспрессии в коже был в 200 раз выше, чем при использовании шприца и иголки.

Затем авторы использовали модельный антиген — овальбумин. Его вводили как «голую» мРНК в кожу мыши с помощью безыгольного инъектора. Такая мРНК спровоцировала выработку специфичного иммуноглобулина. При вводе того же количества «голой» мРНК с помощью иглы и шприца антитела к овальбумину не вырабатывались. Оба способа ввода приводили к появлению овальбумин-специфичных и вырабатывающих интерферон гамма спленоцитов, но при использовании инъектора таких клеток было больше. То есть инъектор провоцировал более сильный гуморальный и клеточный иммунитет, чем игла со шприцом в случае «голой» мРНК.

Для получения вакцины от SARS-CoV-2 исследователи вводили «голую» мРНК с S-белков с помощью инъектора дважды с разницей в три недели. Через неделю после бустерной дозы детектировали антитела против S-белка, их количество зависело от концентрации мРНК. Через две недели после второй дозы мышей трансдуцировали аденовирусными векторами, кодирующими человеческий ACE2, а еще через пять дней мышей заражали SARS-CoV-2. Вакцина снизила вирусную активность и количество вирусной мРНК (снижение числа вирусных РНК в легких до 10 раз). Ее эффективность схожа с той, что была показана в предыдущих исследованиях на мышах, трансдуцированных человеческим ACE2, в которых использовали мРНК, помещенные в наночастицы. У вакцинированных мышей вирус меньше повреждал легкие. Авторы продемонстрировали активацию гуморального и клеточного иммунного ответа.

Предыдущие опыты проводили с использованием буфере HEPES. Однако позднее исследователи продемонстрировали преимущества лактатного раствора Рингера. Он повышал эффективность экспрессии белка, закодированного в «голой» мРНК. Именно этот раствор использовали в дальнейших опытах.

Эксперименты проводили также на обезьянах. Макакам-крабоедам вводили «голую» мРНК, кодирующую S-белок коронавируса, трижды с перерывом в три недели. У обезьян детектировали антитела против S-белка с высокой нейтрализующей активностью. Также авторы оценили реактогенность и токсичность вакцины в течение восьми недель. Масса тела животных не изменилась, как и температура тела. Не было детектировано увеличения выработки провоспалительных цитокинов или изменений показателей крови. По словам авторов, это доказывает безопасность вакцины.

На мышах проанализировали распределение мРНК, кодирующей овальбумин, через четыре часа посте инъекции, а также сравнили его с биораспределением мРНК в составе липидных наночастиц, введенных иглой и шприцом. «Голую» мРНК нельзя было засечь в лимфоузлах, в отличие от наночастиц с мРНК. То же было показано для печени и селезенки. То есть «голая» мРНК обнаруживается в основном только в месте инъекции.

«Голая» мРНК не провоцировала выработку провоспалительных цитокинов в печени, селезенке и лимфоузлах, хотя этот эффект был продемонстрирован на наночастицах. Но как же тогда мРНК вызывает иммунный ответ? Авторы показали, что важную роль играют резидентные иммунные клетки кожи. Дендритные клетки вбирают мРНК с антигеном в коже, мигрируют в лимфоузлы, где презентуют антигены T-клеткам.

В работе показано, что «голая» мРНК при инъекции с помощью шприца-пистолета вызывает сильный иммунный ответ даже без иммуностимулирующих адъювантов или материалов, таких как липидные компоненты наночастиц. По-видимому, инъекция сама по себе вызывает воспалительную реакцию и работает как физический иммуностимулирующий адъювант.

Одна доза мРНК-вакцины останавливает рост ВПЧ-ассоциированной опухоли у мышей