Новая вакцина COVID-19 может обеспечить защиту от существующих и будущих штаммов коронавирусов

FDA выпускает EUA для третьей вакцины COVID-19

Вакцина COVID-19, которая могла бы обеспечить защиту от существующих и будущих штаммов коронавируса COVID-19 и других коронавирусов и стоила около 1 доллара за дозу, показала многообещающие результаты в ранних испытаниях на животных.

Вакцины, созданные доктором медицины Стивеном Зейхнером из UVA Health и доктором медицины Сян-Джин Мэн из Virginia Tech, предотвратили заболевание свиней модельным коронавирусом свиней, вирусом эпидемической диареи свиней (PEDV). Вакцина была разработана с использованием новаторского подхода, который, по словам Цейхнера, однажды может открыть дверь к универсальной вакцине от коронавирусов, включая коронавирусы, которые ранее угрожали пандемиями, или, возможно, даже коронавирусы, вызывающие некоторые случаи простуды.

Их вакцина против коронавируса предлагает несколько преимуществ, которые могут преодолеть серьезные препятствия на пути глобальных усилий по вакцинации. Ее можно было бы легко хранить и транспортировать даже в отдаленных районах мира, и ее можно было бы производить в массовых количествах с использованием существующих заводов по производству вакцин.

Ученые UVA и Virginia Tech создали вакцину, используя новую платформу, изобретенную Цайхнером для быстрой разработки новых вакцин. Таким образом, успех испытаний сулит хорошие перспективы как для вакцины COVID-19, так и для подхода Цайхнера к разработке вакцины.

Наша новая платформа предлагает новый способ быстрого производства вакцин по очень низкой цене, которые можно производить на существующих предприятиях по всему миру, что должно быть особенно полезно для реагирования на пандемию ».

Стивен Л. Цайхнер, доктор медицинских наук, UVA Health

Новый подход к вакцинам

Новая платформа Цайхнера для производства вакцин включает синтез ДНК, которая направляет производство части вируса, которая может инструктировать иммунную систему, как установить защитный иммунный ответ против вируса.

Эта ДНК вставляется в другой маленький круг ДНК, называемый плазмидой, которая может воспроизводиться внутри бактерий. Затем плазмида вводится в бактерии, инструктируя бактерии размещать кусочки белков на своей поверхности. В методе используется обычная бактерия E. coli.

Одним из основных нововведений является то, что у E. coli было удалено большое количество генов. Удаление многих генов бактерий, включая гены, составляющие часть их внешней поверхности или внешней мембраны, по-видимому, существенно увеличивает способность иммунной системы распознавать и реагировать на вакцинный антиген, помещенный на поверхность бактерий.

Для производства вакцины бактерии, экспрессирующие вакцинный антиген, просто выращивают в ферментере, во многом подобно ферментерам, используемым в обычных производственных процессах, таких как пивоварение, а затем уничтожают с помощью низкой концентрации формалина.

«Убитые цельноклеточные вакцины в настоящее время широко используются для защиты от смертельных заболеваний, таких как холера и коклюш. Заводы во многих странах с низким и средним уровнем дохода по всему миру производят сотни миллионов доз этих вакцин в год. теперь по 1 доллару за дозу или меньше », – сказал Цайхнер. «Возможно, удастся адаптировать эти заводы для производства этой новой вакцины. Поскольку технология очень похожа, стоимость также должна быть аналогичной»

Весь процесс, от определения потенциальной мишени вакцины до получения бактерий с удаленным геном, на поверхности которых находятся антигены вакцины, может происходить очень быстро, всего за две-три недели, что делает платформу идеальной для реагирования на пандемия.

Ориентация на коронавирус

Вакцина Цейхнера и Менга использует необычный подход, поскольку она нацелена на часть шипового белка вируса, «вирусный слитный пептид», который, по сути, универсален среди коронавирусов. Этот гибридный пептид вообще не отличался по многим генетическим последовательностям SARS-CoV-2, вируса, вызывающего COVID-19, которые были получены от тысяч пациентов по всему миру во время пандемии.

Менг и Цайхнер создали две вакцины: одну для защиты от COVID-19, а другую – от PEDV. PEDV и вирус, вызывающий COVID-19, являются коронавирусами, но являются дальними родственниками. PEDV и SARS-CoV-2, как и все коронавирусы, имеют несколько общих аминокислот, составляющих гибридный пептид. PEDV заражает свиней, вызывая диарею, рвоту и высокую температуру, и является тяжелым бременем для свиноводов во всем мире. Когда PEDV впервые появился в стадах свиней в США, он убил почти 10% свиней в США – пандемия свиней.

Одним из преимуществ изучения PEDV на свиньях является то, что Менг и Цайхнер могли изучить способность вакцин обеспечивать защиту от коронавирусной инфекции у их естественного хозяина – в данном случае свиней. Другие модели, которые использовались для тестирования вакцин COVID-19, изучают SARS-CoV-2 на неродных хозяевах, таких как обезьяны или хомяки, или на мышах, которые были генетически сконструированы, чтобы позволить им заразиться SARS-CoV- 2. Свиньи также очень похожи по физиологии и иммунологии на людей – они могут быть самыми близкими моделями животных к людям, кроме приматов.

В некоторых неожиданных результатах Менг и Цайхнер обнаружили, что и вакцина против PEDV, и вакцина против SARS-CoV-2 защищают свиней от болезней, вызываемых PEDV. Вакцины не предотвращали заражение, но они защищали свиней от развития серьезных симптомов, как и наблюдения, сделанные при тестировании приматов с вакцинами-кандидатами COVID-19. Вакцины также стимулировали иммунную систему свиней, чтобы вызвать гораздо более сильный иммунный ответ на инфекцию. Если вакцины PEDV и COVID-19 защищают свиней от болезней, вызываемых PEDV, и настраивают иммунную систему на борьбу с болезнью, разумно думать, что вакцина COVID-19 также защитит людей от тяжелой болезни COVID-19. говорят ученые.

Дальнейшие действия

Потребуются дополнительные испытания, в том числе испытания на людях, прежде чем вакцина COVID-19 может быть одобрена Федеральным управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов или другими регулирующими органами по всему миру для использования на людях, но сотрудники довольны ранними успехами платформы разработки вакцин.

Цайхнер добавил, что его обнадеживает то, что сотрудничество между UVA и Virginia Tech, школами с хорошо известным спортивным соперничеством, дало такие многообещающие результаты.

«XJ – просто замечательный сотрудник и замечательный ученый. И он невероятно щедр со своим временем и ресурсами, которыми располагает», – сказал Цайхнер. «Если ученые UVA и Virginia Tech смогут работать вместе, чтобы попытаться сделать что-то положительное для борьбы с пандемией, то, возможно, есть некоторая надежда на сотрудничество и сотрудничество в стране в целом»

Об исследовании

Исследователи опубликовали свои выводы в научном журнале PNAS . Результаты находятся на экспертной оценке. В состав исследовательской группы входили Деникар Лина Насименто Фабрис Маэда, Дебин Тиан, Ханна Ю, Накул Дар, Виньеш Раджасекаран, Сара Мэн, Хасан Махсуб, Харини Соорьянарайн, Бо Ван, К. Линн Хеффрон, Анна Хассебрук, Таня ЛеРойт, Сян-Джин Менг. и Стивен Л. Цайхнер.

Цайхнер – профессор кафедры педиатрии и микробиологии, иммунологии и биологии рака в МакКлеморе Бердсонг, директор лаборатории детских инфекционных болезней Пендлтона, входящей в Исследовательский центр здоровья детей UVA. Мэн – заслуженный профессор университета и член факультета биомедицинских наук и патобиологии Технологического института штата Вирджиния.

Их работа по разработке вакцин поддерживалась лабораторией детских инфекционных болезней Пендлтона, кафедрой, предоставленной МакКлемором Бердсонг, а также щедрой поддержкой Фонда Мэннинга Университета Вирджинии для исследований COVID-19 и Фонда плюща. Работа также была частично поддержана Колледжем ветеринарной медицины Вирджинии-Мэриленда (FRS # 175420) и внутренними фондами Virginia Tech (FRS # 440783).

Источник:

Система здравоохранения Университета Вирджинии

Ссылка на журнал:

Maeda, DLNF, и др. (2021) Вакцины с гибридным пептидом коронавируса с убитыми полногеномными уменьшенными бактериями, экспрессирующимися на поверхности, защищают от болезни на модели свиней. PNAS. doi.org/10.1073/pnas.2025622118.

Source link