Разработана и описана технология вакцинации нового поколения, представляющая собой доклиническое подтверждение концепции. Эта технология объединяет плазмидную ДНК с системой доставки на основе липидных наночастиц (ЛНЧ), позиционируясь как передовая платформа для ДНК-вакцин.
Исследование стало результатом сотрудничества нескольких учреждений и ведущих ученых. Ключевую роль сыграли Институт Вистар, в частности лаборатория Дэвида Б. Вайнера (исполнительного вице-президента Института Вистар и заслуженного профессора Фонда W.W. Smith Charitable Trust по исследованию рака, ведущего эксперта в области ДНК-вакцин), Медицинская школа Перельмана Пенсильванского университета (лаборатория Норберта Парди), а также биотехнологическая компания INOVIO со штаб-квартирой в Пенсильвании. Исследование возглавил Николас Турси, аспирант лаборатории Вайнера.
Результаты исследования опубликованы в научном журнале Cell Reports Medicine. Статья носит название: «Модуляция плазмидной ДНК, сформулированной в липидных наночастицах, стимулирует активацию врожденного иммунитета, способствуя адаптивному иммунитету».
Существующие технологии на основе липидов, включая ЛНЧ, успешно применялись для доставки РНК и создания белковых препаратов, уже представленных на рынке. Однако разработка ЛНЧ-формуляций для ДНК ранее сталкивалась с проблемами стабильности и эффективности.
Уникальные свойства ДНК по сравнению с РНК – больший размер и двухцепочечная структура – создавали препятствия для создания стабильных липидных формуляций. Традиционные ДНК-вакцины часто требуют использования специальных устройств для доставки, обеспечивая эффективное поглощение клетками в месте инъекции и мощный Т-клеточный иммунитет.
Потенциальное преимущество использования ЛНЧ для ДНК заключается в возможности введения вакцины с помощью обычной иглы и шприца, а также в потенциальном усилении гуморального иммунитета (выработки антител). Это может стать дополнительным инструментом в арсенале ДНК-вакцинации.
Исследовательская группа сосредоточилась на модификации липидных формуляций для стабилизации ДНК в ЛНЧ с целью упрощения доставки и улучшения иммунного ответа, вызванного вакциной. В качестве модельной системы использовалась ДНК-ЛНЧ, экспрессирующая гемагглютинин (HA) вируса гриппа.
Ключевым изучаемым параметром была модуляция соотношения N/P (азота к фосфату), отражающего взаимосвязь между липидной наночастицей и основой ДНК. Установлено, что более высокие соотношения N/P приводят к улучшению профиля частиц, уменьшению их размера и более эффективной генерации иммунных ответов. Эффективность проверялась на модели ДНК-ЛНЧ вакцины, экспрессирующей спайковый белок SARS-CoV-2, в рамках исследования с заражением живым вирусом SARS-CoV-2 на мелких животных и кроликах.
Формуляция ДНК-ЛНЧ продемонстрировала уникальный способ активации иммунной системы по сравнению с мРНК-вакцинами и вакцинами на основе белка с адъювантом. Наблюдался особый паттерн активации популяций клеток врожденного иммунитета.
После однократной дозы ДНК-ЛНЧ с гемагглютинином гриппа индуцировались мощные ответы антител и Т-клеток, сопоставимые или превосходящие эталонные мРНК и белковые вакцины с адъювантом. Иммунные ответы оказались долговременными: у мелких животных реакции памяти сохранялись более года после иммунизации. В модели на кроликах также наблюдались сильные Т-клеточные и антительные ответы, сохранявшиеся в фазе памяти.
Однократная иммунизация ДНК-ЛНЧ вакциной со спайковым белком успешно предотвратила заболеваемость и смертность при последующем заражении SARS-CoV-2 в экспериментальной модели.
Полученные данные подтверждают целесообразность дальнейшей разработки ДНК-ЛНЧ вакцин как уникальной вакцинальной модальности. Эта технология обладает потенциалом вызывать сильные и длительные иммунные ответы, способные дополнить существующие подходы или стать основой для иммунизационных платформ следующего поколения.
Исследование стало результатом сотрудничества нескольких учреждений и ведущих ученых. Ключевую роль сыграли Институт Вистар, в частности лаборатория Дэвида Б. Вайнера (исполнительного вице-президента Института Вистар и заслуженного профессора Фонда W.W. Smith Charitable Trust по исследованию рака, ведущего эксперта в области ДНК-вакцин), Медицинская школа Перельмана Пенсильванского университета (лаборатория Норберта Парди), а также биотехнологическая компания INOVIO со штаб-квартирой в Пенсильвании. Исследование возглавил Николас Турси, аспирант лаборатории Вайнера.
Результаты исследования опубликованы в научном журнале Cell Reports Medicine. Статья носит название: «Модуляция плазмидной ДНК, сформулированной в липидных наночастицах, стимулирует активацию врожденного иммунитета, способствуя адаптивному иммунитету».
Существующие технологии на основе липидов, включая ЛНЧ, успешно применялись для доставки РНК и создания белковых препаратов, уже представленных на рынке. Однако разработка ЛНЧ-формуляций для ДНК ранее сталкивалась с проблемами стабильности и эффективности.
Уникальные свойства ДНК по сравнению с РНК – больший размер и двухцепочечная структура – создавали препятствия для создания стабильных липидных формуляций. Традиционные ДНК-вакцины часто требуют использования специальных устройств для доставки, обеспечивая эффективное поглощение клетками в месте инъекции и мощный Т-клеточный иммунитет.
Потенциальное преимущество использования ЛНЧ для ДНК заключается в возможности введения вакцины с помощью обычной иглы и шприца, а также в потенциальном усилении гуморального иммунитета (выработки антител). Это может стать дополнительным инструментом в арсенале ДНК-вакцинации.
Исследовательская группа сосредоточилась на модификации липидных формуляций для стабилизации ДНК в ЛНЧ с целью упрощения доставки и улучшения иммунного ответа, вызванного вакциной. В качестве модельной системы использовалась ДНК-ЛНЧ, экспрессирующая гемагглютинин (HA) вируса гриппа.
Ключевым изучаемым параметром была модуляция соотношения N/P (азота к фосфату), отражающего взаимосвязь между липидной наночастицей и основой ДНК. Установлено, что более высокие соотношения N/P приводят к улучшению профиля частиц, уменьшению их размера и более эффективной генерации иммунных ответов. Эффективность проверялась на модели ДНК-ЛНЧ вакцины, экспрессирующей спайковый белок SARS-CoV-2, в рамках исследования с заражением живым вирусом SARS-CoV-2 на мелких животных и кроликах.
Формуляция ДНК-ЛНЧ продемонстрировала уникальный способ активации иммунной системы по сравнению с мРНК-вакцинами и вакцинами на основе белка с адъювантом. Наблюдался особый паттерн активации популяций клеток врожденного иммунитета.
После однократной дозы ДНК-ЛНЧ с гемагглютинином гриппа индуцировались мощные ответы антител и Т-клеток, сопоставимые или превосходящие эталонные мРНК и белковые вакцины с адъювантом. Иммунные ответы оказались долговременными: у мелких животных реакции памяти сохранялись более года после иммунизации. В модели на кроликах также наблюдались сильные Т-клеточные и антительные ответы, сохранявшиеся в фазе памяти.
Однократная иммунизация ДНК-ЛНЧ вакциной со спайковым белком успешно предотвратила заболеваемость и смертность при последующем заражении SARS-CoV-2 в экспериментальной модели.
Полученные данные подтверждают целесообразность дальнейшей разработки ДНК-ЛНЧ вакцин как уникальной вакцинальной модальности. Эта технология обладает потенциалом вызывать сильные и длительные иммунные ответы, способные дополнить существующие подходы или стать основой для иммунизационных платформ следующего поколения.