Ученые установили эффективность разработанных ими вакцин для предотвращения уродующего кожного заболевания лейшманиоза в исследованиях на животных, и в настоящее время ведется планирование первой фазы испытаний на людях для наиболее многообещающего кандидата.

Но в новой работе исследовательская группа определила, как эти вакцины-кандидаты , созданные с использованием мутировавших болезнетворных паразитов, вызывают изменения на молекулярном уровне в клетках-хозяевах, которые играют особую роль в формировании иммунного ответа.

Несмотря на использование одной и той же технологии редактирования генов CRISPR при создании вакцин, два вида паразитов Leishmania, на которых основаны вакцины, оказывают совершенно разные эффекты на иммунизированного хозяина: один позволяет развернуть иммунный ответ, ингибируя метаболит хозяина, который подавляет иммунный ответ. активность, а другой стимулирует активацию химического пути таким образом, что иммунные клетки начинают бороться с патогенами.

«Я думаю, что это важное открытие в том смысле, что мы показываем, что в целом да, эти вакцины защищают, но на молекулярном уровне механизмы могут быть совершенно разными», — сказал Абхай Сатоскар, профессор патологии в штате Огайо. Университетский медицинский колледж и соруководитель исследовательской группы.

«Это не только концептуально важно, но если вы сможете выяснить, как эти вещи модулируют иммунный ответ в правильном направлении, и определить пути, то, возможно, эти пути можно будет использовать для разработки новых вмешательств», — сказал Сатоскар, старший автор. двух новых статей, описывающих полученные результаты.

Первичная вакцина была создана путем редактирования генома Leishmania major, вызывающего кожный лейшманиоз в тропических и субтропических регионах Восточного полушария, а резервная вакцина была изготовлена ​​с использованием Leishmania mexicana, более вирулентного вида, обнаруженного в Южной, Центральной и Северной Америке.

Результаты исследования метаболических эффектов вакцин L. major и L. mexicana были опубликованы 29 августа 2023 года в журнале iScience .

Лейшманиоз распространен в 90 странах, от него в любой момент времени страдают около 12 миллионов человек во всем мире, но лицензированной человеческой вакцины пока не существует, а единственное лекарственное лечение кожных поражений требует недельных ежедневных инъекций с неприятными побочными эффектами. Более смертоносный висцеральный лейшманиоз поражает органы и приводит к летальному исходу, если его не лечить.

Разрабатывая эти живые аттенуированные вакцины, Сатоскар и его коллеги применили новую технологию к вековой ближневосточной практике лейшманизации — введения живого паразита на кожу для создания небольшой инфекции, которая после излечения приводит к пожизненному иммунитету против дальнейших заболеваний.

Ранее исследователи сообщали об использовании CRISPR для удаления центрина, гена белка, поддерживающего физическую структуру паразита, из геномов L. major и L. mexicana. Эксперименты показали, что на вакцинированных мышах не было повреждений кожи, а количество паразитов в месте заражения оставалось на низком уровне.

Углубляясь в эффекты вакцин в этих новых исследованиях, исследователи привили мышиным ушам нормальный паразит, вакцину от мутировавшего паразита или плацебо, имитируя укус песчаной мухи — у людей и животных лейшмания передается через укус инфицированного человека. песок летит.

Команда использовала масс-спектрометрию в месте прививки, чтобы идентифицировать наиболее заметные метаболиты — аминокислоты , витамины и другие небольшие молекулы, образующиеся в результате метаболизма и множества химических реакций, которые поддерживают функционирование организма.

Результаты показали, что вакцина L. major способствует провоспалительной метаболической реакции у мышей, используя аминокислоту триптофан для блокирования сигналов от молекулы, которая помогает подавлять иммунитет. С другой стороны, вакцина L. mexicana обогатила ряд метаболических реакций, которые активировали необходимую провоспалительную работу передовых иммунных клеток.

«Мы использовали беспристрастный подход для анализа метаболитов, обнаруживаемых в месте прививки. Растет интерес к пониманию роли, которую метаболизм иммунных клеток играет в модуляции иммунной функции», — сказал Сатоскар, также профессор микробиологии в штате Огайо.

«Мы также узнали, что, удалив ген центрина, мы избавились от способности паразитов манипулировать метаболическими путями таким образом, чтобы нарушать развитие защитного иммунитета, и фактически способствовали иммунитету, индуцированному вакциной. Это важно знать для живая аттенуированная вакцина — для каждого вида паразитов индивидуальный случай».

Хотя эта информация не требуется для одобрения этих вакцин регулирующими органами, данные могут оказаться полезными в качестве дополнения к вакцинации.

«Существует только четыре лекарства от лейшманиоза», — сказал Сатоскар. «Нам необходимо знать механизм действия вакцин, чтобы эти знания можно было использовать для разработки новых вакцин или новых лекарств, нацеленных на эти пути. То, что вы узнаете от иммуномодуляции, можно использовать для разработки других терапевтических средств».

Соавторами обеих статей являются Шринивас Ганнаварам и Хира Нахаси, которые руководили крупным исследованием L., а также Назли Азоди и Ханна Маркл, все из FDA; Грета Вольпедо из штата Огайо; Тимур Олюскин из Лаборатории паразитарных болезней животных Министерства сельского хозяйства США; Синдзиро Хамано из Университета Нагасаки; и Грег Матлашевски из Университета Макгилла. Талия Пачеко-Фернандес из штата Огайо стала соавтором статьи о L. mexicana, а Парна Бхаттачарья из FDA — соавтором статьи о L. major.