Следы от штамма: ученые повысят эффективность вакцин от коронавируса
Как ключевые пептиды «Омикрона» помогут защитить от новых вариантов патогена
EN
Российские ученые нашли способ усовершенствовать вакцины от COVID-19, усилив иммунный ответ организма. Для этого они провели масштабное исследование взаимодействия белков пяти штаммов коронавируса с определенными молекулами на поверхности инфицированных клеток человека. Затем они нашли три ключевых пептида «Омикрона», которые вызывают наиболее сильную реакцию защитной системы. Их выделение и включение в вакцину позволит обеспечить универсальный иммунный ответ как на уже циркулирующие штаммы, так и на будущие мутации вируса, уверены эксперты. Подробнее о технологии и о том, как ее оценил разработчик «Спутника V», — в материале «Известий».
Как коронавирус заражает клетки человека
Ученые из ГНЦ Института биоорганической химии имени М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН (Москва) совместно с коллегами из НИИ системной биологии и медицины (Москва) исследовали рецептор-связывающие домены S-белка пяти штаммов коронавируса: «Ухань-Ху-1» (исходный вариант вируса), «Альфа», «Дельта», «Гамма» и «Омикрон». При попадании вируса в организм именно S-белок первым взаимодействует с клетками человека, к нему же вырабатываются и антитела при введении большинства вакцин.
Когда вирусные частицы заражают клетку человека, в ней запускаются защитные процессы, пояснили «Известиям» исследователи. Внутри протеасом — внутриклеточных комплексов, отвечающих за расщепление белков, — белки вируса дробятся на небольшие фрагменты. Затем эти фрагменты транспортируются к молекулам MHC I (относятся к главному комплексу гистосовместимости, который играет важную роль в иммунных реакциях), которые выставляют их на поверхность клетки. Там их распознают Т-лимфоциты, запускающие иммунный ответ.
Этот процесс позволяет организму находить зараженные клетки и уничтожать их, препятствуя распространению инфекции. Изучение вирусных белков и взаимодействия их фрагментов с MHC I открывает новые возможности для повышения эффективности вакцин, подчеркнули ученые.
— Наше исследование не только помогает лучше понять механизмы взаимодействия вируса SARS-CoV-2, вызывающего COVID-19, с иммунной системой человека, но и дает конкретные ориентиры для создания вакцин нового поколения. В дальнейшем мы продолжим исследовать социально значимые вирусные инфекции, включая другие респираторные вирусы, чтобы выявить универсальные компоненты иммунного ответа и разработать стратегии их профилактики, — рассказала «Известиям» руководитель проекта, кандидат химических наук, старший научный сотрудник ИБХ имени М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН Анна Кудряева.
Очистка белков на хроматографе
Ученые выделили протеасомы (внутриклеточные комплексы) из культур человеческих клеток и проанализировали, какие фрагменты образуются при расщеплении S-белка. Оказалось, что S-белок штамма «Омикрон» расщепляется иначе, чем белки других штаммов. Это влияет на связывание вирусных пептидов молекулами MHC I и, следовательно, на иммунный ответ.
Эффективность вакцин от коронавируса
В результате работы исследователи выявили 821 уникальный вирусный пептид и сопоставили их с базой данных из 18 771 варианта молекул комплекса гистосовместимости, распространенных среди человеческой популяции. Анализ показал, что три пептида «Омикрона» способны наиболее эффективно связываться с молекулами MHC I.
Это открытие объясняет, почему некоторые люди оказываются более устойчивыми к заражению «Омикроном» или переносят болезнь в более легкой форме. Более того, два из трех ключевых пептидов этого штамма сохраняются и в современных вариантах SARS-CoV-2, что подтверждает их значимость для иммунного ответа, сказали ученые.
Схема анализа взаимодействия фрагментов вирусных белков с молекулами MHC I класса
Полученные данные могут сыграть ключевую роль в разработке новых вакцин. Создание этих препаратов, содержащих выявленные ключевые пептиды, способно повысить эффективность иммунного ответа и обеспечить лучшую защиту от новых вариантов коронавируса.
Это действительно значимое достижение для разработки вакцин, поскольку данные пептиды являются универсальными для всех штаммов коронавируса. Их выделение и включение в вакцину позволят обеспечить универсальный иммунный ответ как на уже циркулирующие штаммы, так и, возможно, на будущие мутации вируса, отметил главный врач клинико-диагностической лаборатории «Инвитро» Андрей Поздняков.
Работа с клетками млекопитающих в ламинаре
— Вакцинация остается важной для определенных групп населения, прежде всего для людей с тяжелой фоновой патологией и коморбидностью. Это пациенты с иммунодефицитами, эндокринологическими заболеваниями, сердечно-сосудистыми патологиями, ХОБЛ. Для них любая респираторная инфекция представляет потенциальную угрозу, поэтому вакцинация против COVID-19 для таких пациентов сохраняет актуальность. Кроме того, нельзя исключать возможность появления новых, более опасных мутаций вируса, — сказал он.
Масштабировать на другие вирусы конкретную работу невозможно, но сам принцип весьма перспективен. В исследовании был изучен механизм презентации фрагментов вируса на поверхности клеток, что обеспечивает их быстрое распознавание и активацию лимфоцитов, подчеркнул специалист.
Коллектив лаборатории белков гормональной регуляции ИБХ РАН
— Молекулы МНС I у человека и других живых организмов определяют возможность вовлечения в иммунный ответ цитотоксических лимфоцитов, то есть Т-клеточного иммунитета. Однако вакцина «Спутник V» делает это сама по себе без дополнительных ухищрений, так как воспроизводит естественный процесс презентации антигена. Этот механизм появился в ходе эволюции, чтобы контролировать изменения, которые возникают в результате сбоя работы генетического аппарата. Таким образом полностью активируется вся иммунная система, — сказал директор Национального исследовательского центра эпидемиологии и микробиологии имени Н.Ф. Гамалеи, академик РАН Александр Гинцбург.
При этом коронавирусная инфекция остается серьезной угрозой, так как ее эволюционный потенциал направлен на то, чтобы она оставалась высококонтагиозной. SARS-CoV-2 в той или иной мере была инфицирована большая часть популяции, а он вызывает мощнейшие иммунодефициты протяженностью от двух до трех месяцев, в течение которых человек беззащитен перед такими инфекциями, как микоплазмоз, уреаплазмоз, стафилокок, энтерококк, пневмококк, а также другими вирусами, подчеркнул специалист.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале iScience.
