Исследователи Научного центра мирового уровня «Передовые цифровые технологии» Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого (НЦМУ СПбПУ) создают экспериментальную платформу для разработки вакцин и терапевтических препаратов на основе разных типов РНК: мРНК (матричная или информационная РНК) и срРНК (самореплицирующиеся мРНК). Платформа имеет большой потенциал для создания препаратов для профилактики и лечения острых респираторных вирусных заболеваний (например, гриппа), онкологических и сердечно-сосудистых заболеваний.
Липидные наночастицы для доставки мРНК / © Vera Vysochinskaya et al., Pharmaceutics, пресс-служба СПбПУ
Технологии на основе молекул мРНК являются одним из наиболее перспективных направлений современных биомедицинских технологий. Этот рынок, по данным международных экспертов, к 2030 году достигнет объема в сотни млрд USD. Платформа мРНК – это самая универсальная на сегодняшний день технология, позволяющая создавать разные препараты в очень сжатые сроки, так как в качестве носителя используется синтетическая РНК, для которой характерна универсальность производства.
«Напомню, что первая в мире экспериментальная вакцина от Covid-19 на основе мРНК была создана уже через пару недель после того, как был определен геном вируса, после чего были начаты ее исследования на животных. То есть в идеальных условиях создать препарат на основе мРНК для проведения тестирования можно за несколько дней», – объясняет директор Института биомедицинских систем и биотехнологий СПбПУ, директор Научно-исследовательского комплекса «Цифровые технологии в медико-биологических системах» НЦМУ СПбПУ «Передовые цифровые технологии» Андрей Васин.
Исследователи НЦМУ СПбПУ создают собственную мРНК-платформу с использованием, в том числе, отечественных реагентов и собственных ноу-хау с учетом накопленного во время работы над мРНК вакциной от коронавирусной инфекции мирового опыта. Платформа состоит из двух основных компонентов: солекула мРНК, содержащая специфические регуляторные элементы (5`- и 3`-нетранслируемые области, 5`-кэп и полиА-хвост); носитель, который необходим для защиты мРНК и ее доставки внутрь клетки, где она узнается клеточной машинерией синтеза белка. В качестве носителя выступают оригинальные липидные наночастицы, разработанные учеными РТУ МИРЭА, которые исследователи НЦМУ СПбПУ адаптировали под собственные мРНК.
В зависимости от конкретного препарата эти два компонента оптимизируются, чтобы обеспечить наибольший эффект, который определяется целевыми клетками, способом введения и терапевтической мишенью.
«Эта технология позволяет, например, повысить эффективность вакцин от сезонного вируса гриппа. – отмечает Андрей Васин. – В мире существует глобальная система надзора за гриппом (Global Influenza Surveillance and Response System, GISRS), которая через сеть национальных центров собирает и анализирует образцы штаммов вирусов гриппа со всего мира, и потом ВОЗ дает рекомендации всем странам-производителям вакцин. Но с момента окончания сбора образцов штаммов и до момента отправки рекомендаций и выпуска вакцин проходит 4-6 месяцев, и за этот период вирус мутирует. Кроме того, большинство вакцин от гриппа производится на основе куриных эмбрионов и при накоплении вируса в эмбрионе тоже накапливаются мутации.
Это в итоге приводит к тому, что вакцинные штаммы могу не соответствовать циркулирующим. Технология мРНК позволяет буквально через месяц после публикаций рекомендаций ВОЗ произвести большие объемы вакцины, так в процессе производства не нужно использовать куриные эмбрионы или клеточные культуры. Таким образом, производство вакцин не требует больших производственных мощностей – технология позволяет создать десятки миллионов доз в очень небольшом помещении с использованием ограниченного количества реагентов. Я думаю, что в ближайшее время нас ждут большие изменения в этой области, связанные с появлением мРНК вакцин против сезонного гриппа».
Еще одно преимущество мРНК – это возможность кодировать белки разной локализации (секретируемые, внутриклеточные, мембранные) и регулировать тип иммунного ответа, например, смещать баланс в сторону Т-клеточного или, наоборот, В-клеточного ответа. Это позволяет посмотреть по-новому на те инфекции, с которыми проблема вакцинации до сих пор не решена – ВИЧ, гепатит С, респираторно-синцитиальный вирус (вирус, вызывающий заболевания дыхательных путей, наиболее опасный для детей).
Что касается самореплицирующиеся РНК, изучением которых также занимаются петербургские исследователи, то она имеет большой производственный потенциал, так как в отличие от основных мРНК-молекул срРНК имеет возможность реплицироваться (копировать саму себя) внутри клетки, что позволяет на порядки уменьшать количество вводимого препарата. Совсем недавно в Японии впервые в мире была зарегистрирована срРНК вакцина против Covid-19.
В ближайших планах исследователей НЦМУ СПбПУ «Передовые цифровые технологии» – проведение исследований на животных вакцины против гриппа, чтобы в 2025 году начать доклинические исследования вакцины. Также в этом году планируется исследование терапевтических применений мРНК в онкологии.
