Superúčinná vakcína by mohla nabídnout silnou ochranu už po jedné dávce

Vědci z MIT a Scripps Research Institute prokázali, že mohou vyvolat silnou imunitní odpověď na HIV pouhou jednou dávkou vakcíny, a to přidáním dvou účinných adjuvantů – látek, které pomáhají stimulovat imunitní systém.

Ve studii na myších vědci ukázali, že tento přístup vedl k mnohem větší rozmanitosti protilátek proti HIV antigenu ve srovnání s vakcínou podávanou samostatně nebo pouze s jedním z adjuvantů. Vakcína s dvojitým adjuvantem se hromadila v lymfatických uzlinách a zůstávala tam až měsíc, což umožnilo imunitnímu systému vytvořit mnohem větší množství protilátek proti HIV proteinu.

Tato strategie by mohla vést k vývoji vakcín, které je třeba podávat pouze jednou, a to u infekčních onemocnění, včetně HIV nebo SARS-CoV-2, tvrdí vědci.

„Tento přístup je kompatibilní s mnoha proteinovými vakcínami, takže nabízí možnost navrhovat nová složení pro tyto typy vakcín v široké škále různých onemocnění, jako je chřipka, SARS-CoV-2 nebo jiné pandemické epidemie,“ říká J. Christopher Love, profesor chemického inženýrství na MIT a člen Koch Institute for Integrative Cancer Research a Ragon Institute of MGH, MIT a Harvard.

Love a Darrell Irvine, profesor imunologie a mikrobiologie na Scripps Research Institute, jsou hlavními autory studie, která vyšla dnes v časopise Science Translational Medicine. Hlavními autorkami článku jsou Kristen Rodrigues PhD '23 a Yiming Zhang PhD '25. Článek.

Účinnější vakcíny

Většina vakcín se podává spolu s adjuvanty, které pomáhají stimulovat silnější imunitní odpověď na antigen. Jedním z běžně používaných adjuvantů u proteinových vakcín, včetně vakcín proti hepatitidě A a B, je hydroxid hlinitý, známý také jako alum. Tento adjuvant funguje tak, že aktivuje vrozenou imunitní odpověď a pomáhá tělu vytvořit silnější paměť na vakcinační antigen.

Před několika lety Irvine vyvinul další adjuvant na bázi saponinu, schváleného FDA adjuvantu získaného z kůry chilského mydlové stromu. Jeho práce ukázala, že nanočástice obsahující jak saponin, tak molekulu zvanou MPLA, která podporuje zánět, fungovaly lépe než samotný saponin. Tato nanočástice, známá jako SMNP, se nyní používá jako adjuvant pro vakcínu proti HIV, která je v současné době v klinických studiích.

Irvine a Love poté zkusili zkombinovat alum a SMNP a ukázali, že vakcíny obsahující oba tyto adjuvanty mohou generovat ještě silnější imunitní odpovědi proti HIV nebo SARS-CoV-2.

V nové studii se výzkumníci chtěli zaměřit na to, proč tyto dva adjuvanty tak dobře spolupracují na posílení imunitní odpovědi, konkrétně odpovědi B buněk. B buňky produkují protilátky, které mohou cirkulovat v krevním řečišti a rozpoznávat patogen, pokud je tělo znovu vystaveno.

Pro tuto studii vědci použili HIV protein nazvaný MD39 jako vakcinační antigen a ukotvili desítky těchto proteinů k částicím aluminia spolu s SMNP.

Poté, co myši naočkovali těmito částicemi, vědci zjistili, že se vakcína hromadila v lymfatických uzlinách – strukturách, kde se B buňky setkávají s antigeny a procházejí rychlými mutacemi, které vytvářejí protilátky s vysokou afinitou k určitému antigenu. Tento proces probíhá v klastrech buněk známých jako germinální centra.

Výzkumníci ukázali, že SMNP a alum pomohly HIV antigenu proniknout ochrannou vrstvou buněk obklopujících lymfatické uzliny, aniž by byl rozložen na fragmenty. Adjuvanty také pomohly antigenům zůstat neporušené v lymfatických uzlinách až 28 dnů.

„V důsledku toho jsou B buňky, které cyklí v lymfatických uzlinách, v tomto časovém období neustále vystaveny antigenu a mají šanci vylepšit své řešení antigenu,“ říká Love.

Tento přístup může napodobovat to, co se děje během přirozené infekce, kdy antigeny mohou zůstat v lymfatických uzlinách po dobu několika týdnů, což dává tělu čas na vybudování imunitní odpovědi.

Rozmanitost protilátek

Sekvenování jedné buňky RNA z B buněk z naočkovaných myší ukázalo, že vakcína obsahující oba adjuvanty generovala mnohem rozmanitější repertoár B buněk a protilátek. Myši, které dostaly vakcínu s dvojitým adjuvantem, produkovaly dvakrát až třikrát více jedinečných B buněk než myši, které dostaly pouze jeden z adjuvantů.

Tento nárůst počtu a rozmanitosti B buněk zvyšuje šanci, že vakcína může generovat široce neutralizující protilátky – protilátky, které mohou rozpoznávat různé kmeny daného viru, jako je HIV.

„Když uvažujete o tom, že imunitní systém odebírá vzorky všech možných řešení, čím více šancí mu dáme k identifikaci efektivního řešení, tím lépe,“ říká Love. „Generování široce neutralizujících protilátek je něco, co pravděpodobně vyžaduje jak přístup, který jsme zde ukázali, abychom získali silnou a diverzifikovanou odpověď, tak i design antigenu, abychom ukázali správnou část imunogenu.“

Použití těchto dvou adjuvantů dohromady by mohlo také přispět k vývoji účinnějších vakcín proti dalším infekčním chorobám, a to pouhou jedinou dávkou.

„Co je na tomto přístupu potenciálně silné, je to, že můžete dosáhnout dlouhodobé expozice na základě kombinace adjuvantů, které jsou již poměrně dobře prozkoumané, takže to nevyžaduje jinou technologii. Jedná se pouze o kombinaci vlastností těchto adjuvantů, aby se umožnily nízkodávkové nebo potenciálně dokonce jednodávkové léčby,“ říká Love.

Výzkum byl financován Národními instituty zdraví; Koch Institute Support (core) Grant od Národního institutu pro rakovinu; Ragon Institute of MGH, MIT a Harvard; a Howard Hughes Medical Institute.