Исследователи создали ингаляционную вакцину против COVID-19, которая стабильна при комнатной температуре до трех месяцев, целенаправленно и эффективно воздействует на легкие и позволяет вводить ее самостоятельно с помощью ингалятора. Исследователи также обнаружили, что механизм доставки этой вакцины — полученная из легких экзосома под названием LSC-Exo — более эффективен для уклонения от слизистой оболочки легких, чем используемые в настоящее время наночастицы на основе липидов, и может быть эффективно использован с белковыми препаратами.

Ке Ченг, заслуженный профессор регенеративной медицины Рэндалла Б. Терри-младшего в штате Северная Каролина и профессор совместного факультета биомедицинской инженерии штата Северная Каролина/UNC-Чапел-Хилл, вместе с коллегами из UNC-Чапел-Хилл и Университета Дьюка возглавил исследование. разработка прототипа вакцины от проверки концепции до исследований на животных.

«Есть несколько проблем, связанных с доставкой вакцин, которые мы хотели решить», — говорит Ченг. «Во-первых, внутримышечное введение вакцины менее эффективно для ее попадания в легочную систему и, следовательно, может ограничить ее эффективность. Ингаляционные вакцины повысят эффективность против COVID-19.

«Во-вторых, мРНК-вакцины в их нынешнем составе требуют холодного хранения и обученного медицинского персонала для их доставки. Вакцина, стабильная при комнатной температуре и которую можно было бы вводить самостоятельно, значительно сократит время ожидания для пациентов, а также нагрузку на медицинский персонал. во время пандемии. Однако необходимо переформулировать механизм доставки, чтобы он работал через вдыхание».

Чтобы доставить вакцину непосредственно в легкие, исследователи использовали экзосомы (Exo), выделяемые из сфероидных клеток легких (LSC). Экзосомы представляют собой наноразмерные везикулы, которые недавно были признаны отличным средством доставки лекарств.

Во-первых, исследователи изучили, способен ли LSC-Exo доставлять белковые или мРНК «грузы» по легким. Исследователи сравнили распределение и удержание LSC-Exo с наночастицами, подобными липидным наночастицам, которые в настоящее время используются в мРНК-вакцинах. В статье, опубликованной в журнале Extracellular Vesicle, исследователи продемонстрировали, что наночастицы, полученные из легких, более эффективно доставляют мРНК и белковый груз в бронхиолы и глубокие ткани легких, чем синтетические липосомальные частицы.

Затем исследователи создали и протестировали ингалируемую вакцину на основе белка на основе вирусоподобных частиц (VLP), украсив внешнюю часть LSC-Exo частью шиповидного белка, известного как рецептор-связывающий домен, или RBD, из Вирус SARS-CoV-2. Статья с описанием исследования опубликована в журнале Nature Biomedical Engineering.

«Вакцины могут действовать разными способами», — говорит Ченг. «Например, мРНК-вакцины доставляют в вашу клетку сценарий, который предписывает ей вырабатывать антитела к шиповидному белку. Эта VLP-вакцина, с другой стороны, вводит часть шиповидного белка в организм, запуская иммунную систему для выработки антител. к шиповому белку».

В моделях на грызунах вакцина LSC-Exo (RBD-Exo), украшенная RBD, вызывала выработку антител, специфичных к RBD, и защищала грызунов после введения двух доз вакцины от заражения живым SARS-CoV-2. Кроме того, вакцина RBD-Exo оставалась стабильной при комнатной температуре в течение трех месяцев.

Исследователи отмечают, что, хотя работа является многообещающей, все еще существуют проблемы, связанные с крупномасштабным производством и очисткой экзосом. LSCs, тип клеток, используемый для создания RBD-Exo, в настоящее время проходят клинические испытания I фазы теми же исследователями для лечения пациентов с дегенеративными заболеваниями легких.

«Ингаляционная вакцина обеспечивает как слизистый, так и системный иммунитет, ее удобнее хранить и распространять, и ее можно вводить самостоятельно в больших масштабах», — говорит Ченг. «Поэтому, несмотря на то, что все еще существуют проблемы, связанные с расширением производства, мы считаем, что это многообещающая вакцина, достойная дальнейших исследований и разработок».