Из кожной бактерии можно сделать безынъекционную вакцину

Ученые из США предлагают заменить инъекционные вакцины топической формой — кремом, наносимым на кожу. «Мы все ненавидим уколы — все, — говорит профессор биоинженерии Майкл Фишбах, руководитель исследования. — Я не нашел ни одного человека, которому бы не понравилась идея заменить укол кремом». Фишбах и его коллеги показали, что обитающих на поверхности кожи бактерий можно использовать для стимуляции иммунного ответа.

Staphylococcus epidermidis — распространенная бактерия, колонизирующая кожу человека. Этот микроорганизм вызывает «упреждающий» иммунный ответ, который препятствует развитию полноценной инфекции в будущем. Роль CD8⁺ T-лимфоцитов в нем уже показана, и теперь авторы статьи задались вопросом, участвуют ли в иммунном ответе также B-клетки. Они осторожно наносили на голову неиммунизированным мышам S. epidermidis, а через шесть недель измеряли уровень антител к этой бактерии в сыворотке крови. Иммуноферментный анализ выявил возрастание специфичных IgG в ответ на колонизацию головы бактериями.

Исследователи также проверили, присутствует ли у человека аналогичный консервативный B-клеточный ответ. Анализ показал, что у людей, чья кожа была колонизирована S. epidermidis, в крови присутствовали высокие титры антител против этого микроорганизма. Схожий результат получили на макаках-резусах.

Используя мутантные штаммы S. epidermidis, лишенные тех или иных поверхностных молекул, авторы работы установили, что основной мишенью антител служит белок Aap, который помогает бактерии формировать биопленки. Именно этот белок ученые применили, чтобы перенаправить B-клеточный ответ и «превратить» комменсальных бактерий в поверхностную вакцину. В качестве иммуногена они выбрали C-концевой фрагмент столбнячного токсина — нетоксичный участок этого белка, способный стимулировать выработку антител. Его экспрессировали на поверхности бактерий в нескольких вариантах, чтобы определить, какие из них приведут к выработке «упреждающих» антител. Найдя такую версию, ученые показали, что антитела обеспечивают защиту организма от своей мишени. Мышам, которые шесть недель жили с модифицированными S. epidermidis на коже, вводили летальную дозу столбнячного токсина, однако животные не погибали после инъекции.

Главное ограничение такого подхода — необходимость экспрессировать функциональный иммуноген в клетках бактерии. Этого тяжело добиться для крупных и сильно гликозилированных вирусных антигенов. Чтобы решить возникшую проблему, ученые разработали альтернативный подход — экспрессировать и очистить рекомбинантный иммуноген отдельно (например, в клетке млекопитающего) и затем прикрепить его к поверхности S. epidermidis. Они воспользовались для этого SpyCatcher/SpyTag — системой необратимой конъюгации рекомбинантных белков. Подход также протестировали на фрагменте столбнячного токсина, который сшивали с Aap уже после экспрессии. Бактерии, покрытые таким рекомбинантным белком, также вызывали иммунный ответ у мышей и защищали их от гибели при введении полноразмерного токсина.

Работа продемонстрировала, что иммунный ответ на комменсальную бактерию кожи можно перенаправить, чтобы создать новую форму безынъекционной вакцинации, — по крайней мере, у мышей. Авторы уже планируют протестировать методику на нечеловеческих приматах.

Прививка от оспы, сделанная 60 лет назад, недостаточно предохраняет от оспы обезьян