Успешно опробована новая вакцина против COVID-19 на основе модифицированных мезенхимальных стволовых клеток

Китайские исследователи предложили новый подход к разработке вакцины против коронавирусной инфекции (COVID-19), основанный на мезенхимальных стволовых клетках человека, с положительной и многообещающей реакцией антител.

Ученые во всем мире работают беспрецедентными темпами, чтобы найти вакцину против тяжелого острого респираторного синдрома (атипичной пневмонии), вызываемого коронавирусом SARS-CoV-2, возбудителем пандемии COVID-19. Несмотря на то, что в настоящее время существуют несколько разработок, занимающих лидерские позиции в создании потенциальной вакцины, предстоит пройти ещё долгий путь для получения готового к использованию препарата.

Такому масштабному положительному сдвигу способствовало детальное молекулярное изучение SARS-CoV-2 с момента начала пандемии. На сегодняшний день известно, что один из компонентов вируса, структурный нуклеокапсидный белок (N-белок), может вызывать развитие устойчивого защитного иммунного ответа.

Однако основными слабыми местами нынешних потенциальных вакцин являются низкие уровни эффективности, иммунной адаптивности, переносимости и безопасности. Кроме того, большинство вакцин не справляются с модификациями, которые возникают в организме хозяина во время репликации вируса. Все это означает, что доклинический поиск перспективных кандидатов на роль вакцины еще далек от завершения.

В недавней новаторской статье, опубликованной в bioRxiv, исследователи из Китая Цзюньхуа Лю (Junhua Liu), Хупин Цзяо (Huping Jiao) и Сюшань Инь (Xiushan Yin) продемонстрировали, что модифицированные мезенхимальные стволовые клетки, экспрессирующие белки SARS-CoV-2, могут быть использованы в качестве новой и эффективной платформы для производства вакцины.

Трансфекция мезенхимальных стволовых клеток N-белком

В своём эксперименте учёные использовали аллогенные мезенхимальные стволовые клетки (МСК), полученные из пуповины человека, которые, как правило, применяются в клеточной терапии для трансплантации. МСК оценивались с помощью проточного цитометрического и функционального анализов.

После четырех пассажей первичные мезенхимальные стволовые клетки трансфицировали плазмидой, экспрессирующей N-белок. Средняя эффективность трансфекции через 48 часов составляла 20%.

Полученные мезенхимальные стволовые клетки SARS-CoV-2-N использовали для инъекций мышам. В общей сложности мышам внутримышечно или подкожно был введён 1 млн модифицированных МСК для производства антигенов вакцины in vivo. В то же время 5-8 мышей были случайным образом отобраны из той же партии перед инъекцией, чтобы использовать их сыворотки в качестве отрицательного контроля.

Через 20 дней после вакцинации у мышей были взяты образцы крови. Для оценки способности продуцировать антитела против N-белка использовали иммуноферментный анализ (ИФА).

Надежный метод производства антител против SARS-CoV-2

Результаты показали, что через 20 дней практически у всех иммунизированных мышей в сыворотке крови были обнаружены вырабатываемые антитела, и по крайней мере у половины из них после однократного внутримышечного или подкожного введения дозы клеток наблюдалась активная положительная экспрессия антител.

Реакция после этих двух типов инъекций показала сходную эффективность. Кроме того, мыши, которым была сделана тестовая инъекция с контрольным (пустым) вектором, не показали продуцирование антител против N-белка, и результат ИФА был сопоставим с мышами, которым ничего не вводили.

Хотя потенциальный риск любой клеточной вакцины заключается в том, что остаточные клетки, присутствующие в организме, могут вызвать неконтролируемую пролиферацию и злокачественность, авторы исследования также утверждают, что мезенхимальные стволовые клетки были утилизированы иммунной системой через 20 дней после инъекции.

Перспективная стратегия профилактики COVID-19

В любом случае, практический маршрут исследования, основанный на стволовых клетках (описанный в настоящей статье), может позволить представить несколько антигенных белков в качестве мишеней, используя особенность секреции части антигенного белка SARS-CoV-2.

Еще более важно, что некоторые из белков SARS-CoV-2, опосредованных и секретируемых стволовыми клетками, могут быть модифицированы с помощью процессов ацетилирования и гликозилирования, имитируя модификацию вирусного белка in vivo. Это, в свою очередь, может значительно лучше имитировать реакцию и повысить успешность установления адекватной иммунной защиты.

«В сочетании с преимуществами МСК в лечении заболеваний, мы считаем, что такие [модифицированные] стволовые клетки или клеточные вакцины станут перспективной стратегией борьбы с COVID-19 и другими коронавирусами с неизвестным потенциальным риском, а также перспективной моделью для некоторых пандемических заболеваний», — заключают авторы исследования.