РНК-вакцины, доказавшие свою эффективность в борьбе с Covid-19, сейчас разрабатываются и для многих других заболеваний, включая рак. Однако у таких препаратов есть серьёзный недостаток: они нуждаются в сверхнизких температурах хранения. Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) нашли перспективный способ решить эту проблему, сообщает сайт MIT News.
С помощью алгоритма искусственного интеллекта учёные изменили состав липидных наночастиц, которые обычно используются для доставки мРНК-вакцин, сделав препараты более устойчивыми к нагреву. При таком подходе удалось создать вакцины, сохраняющие стабильность при комнатной температуре до одного года или при температуре около 37 градусов Цельсия в течение двух месяцев. Когда эти частицы с вакциной от Covid-19 вводили мышам, у животных формировался такой же сильный иммунный ответ, как и при использовании РНК-вакцины, аналогичной разработке компании Moderna.
Применение ИИ-алгоритма для предсказания оптимальных составов частиц позволило сократить число необходимых экспериментов и заметно ускорить процесс разработки. «Главная ценность этого алгоритма в том, что мы можем использовать его с малыми наборами данных, — приводит слова Аны Якленец, ведущего исследователя Института интегративных исследований рака имени Коха при MIT, сайт института. — Проводить тысячи экспериментов действительно очень сложно, поэтому этот алгоритм позволяет нам легче добиваться составов с нужными свойствами — в данном случае стабильности».
РНК — крайне хрупкая молекула, поэтому исследователи стабилизируют её с помощью липидных наночастиц (ЛНЧ), которые защищают РНК от разрушения и помогают ей проникнуть в клетки. Однако такие вакцины всё равно требуют хранения при низких температурах (от минус 20 до минус 80 градусов Цельсия), что затрудняет их доставку в регионы без холодильного оборудования. Повышение термоустойчивости позволило бы не только шире распространять вакцины, но и разрабатывать новые препараты для введения через микроигольные пластыри — устройства с сотнями заполненных вакциной микроигл, которые растворяются при нанесении на кожу и высвобождают препарат.
Чтобы повысить стабильность РНК-вакцин, учёные экспериментировали с добавлением в ЛНЧ различных вспомогательных веществ — сахаров, солей или полимеров. В новой работе исследователи задались целью сделать более устойчивыми к высоким температурам уже одобренные FDA составы, применявшиеся в вакцинах Moderna и Pfizer. Они проанализировали с помощью алгоритма почти 50 одобренных FDA вспомогательных веществ, отобрали пять наиболее перспективных и использовали ИИ для предсказания их пропорций. После нескольких циклов тестирования на клетках была выбрана одна формула, которую проверили на животных. Весь процесс занял лишь несколько недель.
Для проверки термостойкости нового состава исследователи упаковали в частицы мРНК-антигены Covid-19, а затем высушили их методом вакуумной сушки. После хранения при 37 градусах Цельсия в течение двух месяцев или при комнатной температуре в течение года мыши, вакцинированные этими частицами, демонстрировали иммунный ответ, сопоставимый с реакцией на вакцины в ЛНЧ, аналогичных исходному составу Moderna. На основе новой термостойкой формулы также создали твёрдые микроигольные пластыри для доставки антигена SARS-CoV-2, которые вызвали иммунный ответ, сходный с ответом на инъекционные РНК-вакцины. Исследование частично финансировалось Фондом Гейтса.