Вакцина от коронавируса на основе экзосом защитила хомячков от пневмонии

Большинство одобренных вакцин против COVID-19 вводится внутримышечно и стимулирует выработку антител, циркулирующих в крови. В то же время COVID-19 — респираторная инфекция, и для ее предотвращения нужна иммунная защита дыхательных путей. Кроме того, часть вакцин хранится при -80°C, что затрудняет их транспортировку и применение; менее требовательный к температурным условиям препарат был бы гораздо удобнее. Команда из США учла эти моменты и разработала ингаляционную экзосомную вакцину. Эффективность препарата проверили на мышах и хомячках.

Экзосомы получили в культуре человеческих сфероидов легких, полученных из донорских тканей. Из культуры их выделяли с помощью ультрафильтрации. Биодоступность экзосом проверили на мышах: дали им вдохнуть экзосомы с введенным в них красным флуоресцентным белком (RFP), а затем исследовали дыхательные пути. Экзосомы распределялись по дыхательным путям и легким лучше, чем коммерческие липосомы, загруженные RFP, и эффективнее поглощались антигенпрезентирующими клетками легких. Поэтому для дальнейшей работы ученые выбрали именно экзосомы.

Антиген — рекомбинантный рецептор-связывающий домен (RBD) S-белка SARS-CoV-2 — сшивали с поверхностью экзосом, используя молекулу DSPE-PEG-NHS (1,2-Distearoyl-sn-glycero-3-phosphoethanolamine-poly(ethylene-glycol)-N-hydroxysuccinimide) в качестве линкера. Лиофилизированные экзосомы сохраняли структуру после хранения при -80°C, +4°C и при комнатной температуре. Более того, препарат выдерживал хранение в неоптимальных условиях — при +40°C и влажности 75%— в течение 6 месяцев.

Ингаляционное введение препарата мышам вызывало системный иммунный ответ — в сыворотке крови определялись RBD-специфические антитела IgG и IgA. Кроме того, у мышей регистрировался антительный и клеточный иммунный ответ слизистой оболочки дыхательных путей. Псевдовирус быстрее элиминировался из легких, если мышей заражали после ингаляционной вакцинации, по сравнению с внутривенным введением RBD-экзосом.

Наконец, эффективность вакцины испытали на сирийских хомячках. Хомячки получали две дозы ингаляционного препарата, а затем их заражали SARS-CoV-2. В мазке из ротовой полости и в бронхоальвеолярном смыве вирусная нагрузка, высокая на второй день после заражения, к седьмому дню существенно снижалась. Титры антител на четвертый и седьмой день после заражения были выше, чем у контрольной группы, не получившей вакцину. Параметры крови вакцинированных хомячков держались в пределах нормы. Кроме того, в их легких было значительно меньше нуклеокапсидного белка коронавируса, что говорит о его менее интенсивной репликации. А главное — легкие хомячков, получивших вакцину, были повреждены в гораздо меньшей степени: структура альвеол была сохранена, а количество нейтрофилов в легких было ниже, чем у хомячков из контрольной группы.

У предложенной технологии есть ограничения. Во-первых, процесс создания RBD-экзосом сложен, что мешает наладить массовое производство вакцины. Во-вторых, применение ингаляционной вакцины не рекомендовано для людей с заболеваниями дыхательных путей. Однако достоинства новой вакцины также велики, что ее перспективным кандидатом для дальнейших испытаний.

Идея вакцины против COVID-19, стимулирующей местный иммунитет, разрабатывается разными научными группами. Например, ученые из США и Великобритании предложили интраназальную вакцину на основе вируса болезни Ньюкасла.