История мРНК вакцин. Часть 2
Продолжаю. Для вхождения в тему желательно сначала ознакомиться с предыдущим постом ( https://prof-afv.livejournal.com/124905.html ).
Итак, первым прорывом, сделавшим реальным создание мРHК вакцин, была технология подавления выраженной воспалительной реакции на введение РНК. Эта технология (замена в РНК уридина на псевдоуридин) позволила не только снизить до приемлемого уровня реактогенность препарата, но и повысить его стабильность, а также эффективность синтеза белка на такой синтетической матрице. И BioNTech/Pfizer и Moderna используют в своих мРНК вакцинах именно такие модифицированные РНК. Помимо этой главной модификации мРНК, возможны и другие биоинженерные «трюки», (оптимизация кодонов, модификации «шапочки» и нетранслируемых областей мРНК, удлинение поли-А хвоста и др.). Но сейчас погружаться в эту «кухню» я не буду. Замечу лишь, что попытки, с помощью этих ухищрений, добиться того же эффекта, который достигается заменой уридина на псевдоуридин, пока безуспешны. Но по этому пути настойчиво пытается идти CureVac. Наиболее продвинутая китайская мРНК вакцина-кандидат также сделана без псевдоуридина.
Теперь о втором втором прорыве, без которого мРНК вакцины против COVID-19 были бы невозможны.
Липидные наночастицы (Lipid Nano Particles - LNP)
LNP это малюсенькие липидные шарики, в которых липиды частично заполняют «внутренность», где они как бы «окутывают» молекулы РНК. В этом их основное отличие от липосом, которые оказались неэффективными средствами доставки вакцинной мРНК. В липосомах внутренность шарика заполнена водой. Это не лучшая среда для сохранности РНК. Вода внутри LNP тоже есть, но её гораздо меньше. Поверхность же LNP состоит из одного слоя липидных молекул (у липосом два слоя липидов). Такая конструкция LMP позволяет достаточно надежно защитить РНК от РНКаз и, в тоже время, обеспечивает эффективное проникновение мРНК в клетки и её высокую «работоспособность» внутри клетки.
Вообще-то сфера применения LNP технологии значительно шире мРНК вакцин. Ведь на основе РНК возможны и другие классы медицинских препаратов. Но так получилось, что именно в области мРНК вакцин технология LNP пока наиболее востребована. Ключевой фигурой здесь является Pieter Cullis, профессор Университета Британской Колумбии, Ванкувер, Канада. Именно он разработал базовую «рецептуру» LNP, на основе которой сделаны LNP всех современных мРНК вакцинах. Она включает 4 ингредиента: 1) ионизируемый катионный липид; 2) комплекс липида с полиэтиленгликолем (PEG); 3) нейтральный фосфолипид; 4) холестерин. Первый из этих компонентов наиболее важен - именно этот липид «обволакивает» молекулу РНК внутри LNP. Остальные ингредиенты обеспечивают структурную «жесткость» частиц и предотвращают их «слипание». А теперь эксклюзивная информация - только для читателей моего блога! Ниже конкретная рецептура LNP вакцины Moderna:
1. Heptadecan-9-yl 8-((2-hydroxyethyl) (6-oxo-6-(undecyloxy) hexyl) amino) octanoate)
2. Monomethoxypolyethyleneglycol-2,3-dimyristylglycerol - PEG2000
3. 1,2-Distearoyl-sn-glycero-3 phosphocholine
4. Холестерин
Соотношения компонентов: 50:10:38.5:1.5
Итак, промышленная секрет раскрыт? Надеюсь, понятно, что это шутка. Но, на всякий случай - эта информацию (а также аналогичные сведения по вакцинам PfizerBioNTech и CureVac) общедоступна в научной литературе.
Знать ингредиенты и пропорции смеси недостаточно. К этому нужно добавить «маленькую» хитрость, которая оказалась ключевой для масштабирования производства мРНК вакцин. Воспроизводимые LNP с требуемыми параметрами получаются если смешивание липидов (растворённых в этаноле) и мРНК (растворённой в буферном растворе с кислым pH) происходит при столкновении встречных потоков этих компонентов. К 2020г. оборудование для производства LNP, нагруженных мРНК уже было готово и использовалось основными игроками в этой области. К этому времени, например, у Moderna на разных стадиях клинических испытаний находилось девять мРНК вакцин.
Таким образом, область мРНК вакцин созрела для того, чтобы «выстрелить». Триггером стал COVID-19, который, помимо прочего, заставил бросить в эту область огромные ресурсы, резко ускорить клинические испытания и регуляторные процедуры. Узким же звеном были, есть и останутся клинические испытания. Ну а для того, чтобы сделать прототип мРНК вакцины против COVID-19, Moderna потребовалось лишь около недели с момента обнародования китайскими исследователями генома SARS-CoV-2.
Возвращаясь к гаданию о претендентах на Нобелевскую премию. Pieter Cullis вполне может рассматриваться как серьёзный кандидат. Кстати, очень похоже, что рецептура LNP Moderna, позаимствована у одной из компаний, которые он основал для коммерциализации своих научных разработок. Эта компания, располагающаяся в Ванкувере, называется Arbutus Biopharma. Сейчас проходит суд по иску этой компании к Moderna.
Есть ещё одно открытие, которое было использовано и PfizerBioNTech и Moderna в их вакцинах против COVID-19. Речь идёт о стабилизации белка S коронавирусов в pre-fusion конфигурации (вариант S2P). Благодаря этому лучше сохраняются нейтрализационные эпитопы S белков. Об этом я уже писал ( https://prof-afv.livejournal.com/34934.html ). Применимость этой модификации не ограничивается мРНК вакцинами. Этот «трюк» (стабилизация поверхностного бедка вируса pre-fusion конфигурации) может быть использован и при разработке вакцин против других вирусных инфекций. И он уэе успешно используется в вакцинах против RSV. Ключевые авторы этого открытия (Barney Graham, Jason McLellan и Andrew Ward) также рассматриваются некоторыми как претенденты на Нобелевскую премию.
Наконец, ещё есть и основатели BioNTech - супружеская пара Özlem Türeci (жена) и Uğur Şahin (муж). Они не только владельцы этой компании, но и активно работающие учёные. О них как-нибудь в другой раз. Впрочем, сейчас в сети достаточно информации об этой, едва ли не самой успешной, в текущем столетии, супружеской паре учёных.
Проф_АФВ