Олигосахаридную вакцину против устойчивого к антибиотикам стафилококка испытали на животных

Рост антибиотикорезистентности — большая проблема для мирового здравоохранения. Помимо поиска новых антибиотиков активно разрабатываются вакцины. Один из самых распространенных патогенов — золотистый стафилококк (Staphylococcus aureus) и его метициллинрезистентный вариант (methicillin-resistant S.aureus, MRSA). Однако вакцины против стафилококковых инфекций до сих пор не существует. Основное препятствие — сложность выборf подходящего антигена.

Как и у многих других бактерий, грибов и простейших, в состав клеточной стенки стафилококка входит поли-β-1,6-N-ацетилглюкозамин (PNAG). Это основной компонент микробной биопленки, важный фактор вирулентности, помогающий избегать действия иммунной системы. Широкая распространенность делает его привлекательной мишенью при выборе антигена. В новой работе исследователи из США оценили такую возможность.

PNAG состоит из звеньев глюкозамина, 80–95% которого N-ацетилированы (NHAc), а другие остаются в виде свободных аминов. PNAG различных бактерий содержат ацетилированные и деацетилированные звенья в разных комбинациях. Ранее уже изучали иммуногенные свойства PNAG. Исследователи синтезировали олигосахариды со всеми ацетилированными или со всеми деацетилированными аминогруппами и конъюгировали их с иммуногенным белком-носителем — столбнячным анатоксином (ТТ). Оказалось, что защитный иммунитет индуцируют только конъюгаты TT-PNAG со всеми деацитилированными аминогруппами. Неясно, можно ли улучшить иммуногенность, изменяя паттерны ацетилирования. В новом исследовании в качестве платформы использовали модифицированный бактериофаг Qβ (mQβ) и получили более эффективный конъюгат mQβ-PNAG.

Для отбора PNAG с наиболее специфичными эпитопами исследователи создали библиотеку из 32 пентасахаридов PNAG, обозначенных как PNAG0–PNAG31. Для синтеза библиотеки изначально выбрали два ключевых промежуточных пентасахарида с четырьмя защитными группами на звеньях глюкозамина и с концевым звеном, которое могло быть N-ацетилированным или N-трифторацетилированным. После этого ученые снимали защиту с разных звеньев и модифицировали (ацетилировали) промежуточные продукты.

Исследователи оценивали способность конъюгатов mQβ-PNAG индуцировать выработку антител к PNAG. Препараты вводились мышам линии C57Bl6. Для сравнения использовали конъюгаты PNAG с тяжелой цепью столбнячного анатоксина – TTHc-PNAG. Уровень вырабатываемых антител оценивали с помощью иммуноферментного анализа (ИФА). Чтобы избежать взаимодействия с антителами к mQβ, 32 пентасахарида PNAG были отдельно конъюгированы с BSA (бычий сывороточный альбумин, конъюгаты BSA-PNAG).

Для определения оптимальной схемы ацетилирования PNAG также использовали моноклональные антитела mAb F598, выделенные из крови пациента, который был инфицирован S. aureus и полностью выздоровел.

Полученные данные об эпитопной специфичности моноклональных антител к PNAG, а также данные об эффективности mQβ-PNAG позволили выделить два антигена для дальнейших исследований: PNAG10 и PNAG26, помимо полностью деацетилированного PNAG0.

Иммунизация мышей и кроликов конъюгатами указанных олигосахаридов показала хорошие результаты. Конъюгаты mQβ с PNAG10 и PNAG26 более эффективно, чем mQβ-PNAG0, стимулировали выработку антител IgG, активирующих систему комплемента и последующую опсонизацию патогенных стафилококков; иммунизация также защищала животных от гибели при заражении MRSA. При этом ученые продемонстрировали, что иммунизация mQβ-PNAG26 не приводит к существенным изменениям в микробиоте кишечника мышей, что говорит о потенциальной безопасности вакцины.

Авторы исследования считают, что разработка вакцин на основе синтезированной библиотеки антигенов является эффективной и мощной стратегией создания вакцин следующего поколения, в том числе для штаммов с лекарственной устойчивостью.

Почему вакцины от стафилококка не работают на людях