Ученые из MIT используют «ДНК-оригами» для создания вакцины против ВИЧ и других вирусов

Структура ДНК, созданная инженерами MIT, была покрыта белками ВИЧ и вызвала сильный иммунный ответ в клетках.

Исследователи из Массачусетского технологического института приблизились нас на шаг к поиску вакцины против ВИЧ, но также и вакцины, которая могла бы использоваться для лечения широкого спектра вирусных заболеваний. 

Эффективность вакцин может быть повышена путем размещения иммуногенов в поливалентной форме на вирусоподобных наночастицах для усиления активации B-клеток, также известные как В-лимфоциты. Поэтому команда сложила ДНК в вирусоподобные структуры, вызывающие сильную реакцию иммунной системы. Их выводы были опубликованы позавчера в журнале Nature Nanotechnology.

Частицы ДНК, которые были расположены таким образом, чтобы имитировать вирусные структуры, были покрыты белками ВИЧ. Они были организованы в особый дизайн, или «шаблон оригами», чтобы создавать сильный ответ от иммунной системы.

«ДНК-оригами» была изобретена в 2006 году Полом Ротемундом в Калифорнийском технологическом институте, и такое структурирование молекул ДНК оказалось особенно полезным для доставки лекарств и других применений.

В 2016 году лаборатория Марка Бате разработала алгоритм, который может автоматически проектировать и создавать произвольные трехмерные вирусоподобные формы с использованием ДНК-оригами. Этот метод обеспечивает точный контроль над структурой синтетической ДНК, позволяя исследователям прикреплять различные молекулы, такие как вирусные антигены, в определенных местах.

«Структура ДНК похожа на колышек, где антигены могут быть прикреплены в любой позиции», – объяснил Марк Бате, старший автор исследования и профессор биологической инженерии MIT. «Эти вирусоподобные частицы позволили нам впервые раскрыть фундаментальные молекулярные принципы распознавания иммунными клетками».

Природные вирусы представляют собой наночастицы с антигенами, расположенными на поверхности частиц, и считается, что иммунная система (особенно B-клетки) эволюционировала для эффективного распознавания таких частиц антигенов. В настоящее время разрабатываются вакцины, имитирующие природные вирусные структуры, и считается, что такие вакцины из наночастиц очень эффективны для создания иммунного ответа В-клеток.

Однако определение правильного размера частиц, расстояния между антигенами и количества антигенов на частицу для оптимальной стимуляции В-клеток (которые связываются с антигенами-мишенями через их В-клеточные рецепторы) было сложной задачей. Ученые решили использовать эти каркасы ДНК для имитации таких структур вирусных и вакцинных частиц в надежде найти лучший дизайн частиц для активации В-клеток.

Выводы команды Бате могут помочь в разработке вакцины против ВИЧ. Однако сейчас они тесно сотрудничают с Институтом Рагона, чтобы выяснить, работает ли их структура против коронавируса.

«Наша платформенная технология позволяет легко заменять различные субъединичные антигены и пептиды из разных типов вирусов, чтобы проверить, могут ли они потенциально функционировать в качестве вакцин», – сказал Бате.

DOI: 10.1038/s41565-020-0719-0