Имитация вируса: как учёные используют метод ДНК-оригами для создания вакцины против ВИЧ и SARS-CoV-2

Генные инженеры Массачусетского технологического института (США) разработали вирусоподобную ДНК-структуру, которая в будущем может помочь в борьбе с ВИЧ и коронавирусом. Об этом сообщается в журнале Nature Nanotechnology.

Напомним, с 1980-х годов учёные работают над методами конструирования различных молекул ДНК для достижения тех или иных научных целей, в том числе медицинских. В 2006 году в Калифорнийском технологическом институте был разработан метод ДНК-оригами, с помощью которого цепочки из тысяч молекул выстраивались в виде различных геометрических фигур.

Уже в 2016 году массачусетская лаборатория профессора Марка Бате разработала на базе этого метода алгоритм, который позволял проектировать из синтетической ДНК трёхмерные вирусоподобные конструкции заданной формы. Тогда же был найден способ прикреплять к полученным структурам различные молекулы, в том числе вирусные антигены — белки, присущие конкретным вирусам.

В новом исследовании лаборатория Бате методом ДНК-оригами сымитировала форму и размер природного вируса иммунодефицита человека и точечно покрыла его антигенами ВИЧ.

• Вирус иммунодефицита человека в представлении художника
• Gettyimages.ru
• © SEBASTIAN KAULITZKI

«Структура ДНК подобна перфорированной панели, на которой можно закреплять антигены в любом положении. Вирусоподобные частицы позволили нам впервые обнаружить фундаментальные молекулярные принципы распознавания антигенов клетками иммунной системы», — заявил Марк Бате.

По замыслу учёных, такая разработка является основой для создания противовирусных вакцин нового поколения. Механизм действия такой вакцины прост: обнаружив имитацию вируса, организм производит иммунные клетки (в первую очередь B-лимфоциты) и вырабатывает антитела к настоящим природным вирусам.

По признанию учёных, самым сложным в работе было нахождение правильного размера синтезированных структур ДНК, определение нужного количества прикрепляемых антигенов и вычисление оптимального расстояния между ними для наилучшей активации B-лимфоцитов. 

Результаты этого исследования, отмечают учёные, могут помочь в разработке вакцины против ВИЧ. Используемый в этой работе антиген вируса в настоящее время проходит клинические испытания на людях.

В последние месяцы лаборатория Бате в кооперации с другими лабораториями США проводит исследования, в которых антигены ВИЧ заменены белками, обнаруженными на поверхности вируса SARS-CoV-2, вызывающего COVID-19. Эффективность иммунного ответа проверяется в экспериментах на мышах.

• Коронавирус SARS-CoV-2, вызывающий COVID-19
• Flickr
• © NIAID

«Наша технология позволяет с лёгкостью производить замену различных антигенов и пептидов разных типов вирусов, для того чтобы в ходе опытов выяснить, смогут ли они стать вакцинами», — заявил Бате.

Новый подход применим к разработке вакцин от самых разных вирусов, в том числе различных типов коронавирусов, включая известные и возможные будущие их варианты, отмечают учёные.