Воспалительные побочные эффекты РНК-вакцин нельзя увидеть на мышах

Вакцины на основе РНК считаются перспективными для онкотерапии и для профилактики инфекционных заболеваний, так как РНК индуцирует сильный T-клеточный ответ. Как правило, РНК заключается в липидную оболочку — липосомы или липидные наночастицы. Однако такие вакцины вызывают у людей временное дозозависимое повышение провоспалительных цитокинов, что проявляется лихорадкой и ознобом. Это было показано для кандидатной противораковой липосомальной РНК-вакцины RO7198457 (Genentech/BioNTech) и для одобренных мРНК-вакцин против COVID-19 на основе липидных наночастиц. При этом мыши в in vivo экспериментах легко переносят даже высокие дозы мРНК-вакцин, заключенных в липосомы.

Специалисты биотехнологической корпорации Genentech и компании BioNTech (одного из разработчиков мРНК-вакцины BNT162b2 против COVID-19), разобрались в причинах и предложили способ улучшения доклинических мышиных моделей.

Сначала они показали in vitro на человеческих моноцитах, что противораковая РНК-вакцина, заключенная в липосомы, стимулирует выработку провоспалительного цитокина ИЛ-1β. Для этого необходима и сама РНК, кодирующая агонист Toll-подобных рецепторов 7/8, и липосома. Это подтвердил анализ плазмы участников клинического испытания RO7198457. У мышей в ответ на РНК-вакцину повышались уровни ИЛ-1α и ИЛ-1β, но рост концентрации ИЛ-1α был гораздо более значительным. Авторы сделали вывод, что ИЛ-1 играет критическую роль в усилении цитокинового ответа, запущенного врожденным иммунитетом, у людей и мышей.

Далее ученые показали, что липосомальная РНК-вакцина индуцирует у человеческих клеток и мышей экспрессию не только ИЛ-1, но и антагониста рецептора ИЛ-1, который блокирует взаимодействие интерлейкина с рецептором и препятствует запуску цитокинового каскада. Они обнаружили, что антагонист рецептора ИЛ-1 обладает разной «буферной» способностью для разных форм ИЛ-1. Так, в случае с мышиным ИЛ-1α антагонист рецептора работает хорошо и успешно предотвращает развитие воспаления. Однако его активность для блокировки сигнального пути ИЛ-1β недостаточна и не может защитить человека от воспаления. Роль антагониста рецептора ИЛ-1 подтвердили на мышах, нокаутных по гену этой молекулы. У таких мышей после введения вакцины повышалась температура, снижалась масса тела и наблюдались все признаки синдрома высвобождения цитокинов. Дополнительно ученые проверили реакцию клеток низших приматов на липосомную РНК-вакцину. Они зарегистрировали апрегуляцию антагониста рецептора ИЛ-1 при низкой секреции ИЛ-1β. Возможно, как и в случае с мышами, доклинические исследования на приматах могут не полностью отражать токсичность РНК-вакцин.

Липосома — это катионная липидная оболочка. Другой вариант оболочки, который используется в мРНК-вакцинах против COVID-19, — липидные наночастицы, состоящие из ионизируемых липидов. В состав этих вакцин входит модифицированная РНК с заменами уридина на псевдоуридин и цитозина на 5-метилцитозин. Такая модификация значительно снижает иммуностимуляторную активность. Ученые сравнили способность индуцировать ИЛ-1 для разных типов РНК и оболочек. Эксперименты проводились на клетках крови здоровых доноров. Вакцины в липидных наночастицах, как и вакцины в липосомах, стимулировали продукцию ИЛ-1β. При этом эффект от модификации РНК зависел от контекста. Например, модифицированная РНК в липосомах не вызывала цитокинового ответа, тогда как модифицированная РНК в липидных наночастицах работала как мощный стимулятор.

Итак, в ходе каскада экспериментов была показана суть различия иммунного ответа на липосомальные РНК-вакцины у мышей и людей. По мнению авторов, мыши с нокаутом антагониста рецептора ИЛ-1 могут лучше прогнозировать реакцию пациентов на стимуляцию врожденного иммунитета, а значит, их можно считать полезным инструментом для оценки переносимости воспаления, связанного с терапией и вакцинами.