Stabilne szczepionki mRNA. Można je będzie przechowywać w temperaturze pokojowej
Szczepionki RNA mogą pomóc w zwalczaniu wielu chorób, w tym nowotworów. Jednak jedną z ich wad jest fakt, że trzeba je przechowywać w bardzo niskich temperaturach, wynoszących dziesiątki stopni poniżej zera. To znacząco ogranicza ich stosowanie. Badacze z MIT znaleźli obiecujący sposób na pokonanie tego ograniczenia. A w badaniach pomógł im algorytm sztucznej inteligencji.
Dzięki zastosowaniu AI uczeni zmienili budowę lipidowych nanocząsteczek, które wykorzystywane są do przenoszenia RNA. W ten sposób stworzyli formułę szczepionki RNA, która może wytrzymać rok w temperaturze pokojowej lub 2 miesiące w temperaturze dochodzącej do 37 stopni Celsjusza. Swoje cząsteczki wykorzystali do stworzenia szczepionki przeciwko Covid-19 i podczas testów na myszach osiągnęli równie silną odpowiedź immunologiczną, co standardowych szczepionek RNA przeciwko tej chorobie. Dzięki AI naukowcy mogli zmniejszyć liczbę eksperymentów koniecznych do opracowania optymalnej formuły szczepionki, co skróciło czas pracy nad nią.
Ich algorytm przewiduje wyniki na bardzo małych zbiorach danych. Prowadzenie tysięcy eksperymentów jest naprawdę trudne, a ten algorytm pozwala nam na łatwiejsze znalezienie tego, czego szukamy – w tym przypadku stabilności szczepionki, mówi Ana Jaklenec, główna badaczka w Koch Institute for Integrative Cancer Research. Wraz profesorem Robertem Langerem jest ona współautorką artykułu, w którym opisano nową formułę szczepionki. Głównymi autorami są Jinbi Tian i Khanh Tran.
RNA jest bardzo delikatne, więc w szczepionkach jest ono stabilizowane za pomocą nanocząsteczek lipidowych, które chronią je przed degeneracją i pomagają wniknąć do komórek. Jednak takie szczepionki wymagają bardzo niskich temperatur przechowywania, przez co trudno jest używać ich w miejscach, gdzie nie ma urządzeń zapewniających temperatury sięgające nawet -80 stopni Celsjusza. Opracowanie szczepionek stabilnych w znacznie wyższych temperaturach pozwoliłoby i dostarczyć je w wiele regionów świata, i podawać pacjentom na różne sposoby, jak na przykład za pomocą plastrów z mikroigłami.
Badacze wykorzystali swój algorytm do przeanalizowania niemal 50 substancji pomocniczych zatwierdzonych przez FDA. Dla każdej z nich sprawdzali najpierw, jak dobrze stabilizuje ona RNA w lipidowych nanocząsteczkach. Wybrali pięć najbardziej obiecujących substancji i wykorzystali algorytm do określenia, jaka ilość substancji pomocniczej będzie najlepiej stabilizowała nanocząsteczki. Następnie, wychodząc od otrzymanych wyników, tworzyli dwie formuły dla każdego wyniku, testowali je na komórkach, a wyniki wprowadzali do algorytmu, by podał kolejne przewidywania. Po kilkunastu takich rundach eksperymentalnych otrzymali formułę, którą uznali za wystarczająco dobrą, by przetestować ją na zwierzętach. Cały proces trwał kilka tygodni. W czasach sprzed algorytmu AI spędzaliśmy wiele miesięcy na badaniu różnych kombinacji i analizowaniu różnych substancji pomocniczych, a nawet nie zbliżyliśmy się do pełnej stabilności, mówi Tran.
Gdy już trafili na najlepszy przepis na lipidowe nanocząstki, opakowali nimi antygeny mRNA Covid-19, następnie całość wysuszyli w suszarce próżniowej. Tak przygotowany środek można było bez uszczerbku dla skuteczności szczepionki przechowywać przez 2 miesiące w temperaturze 37 stopni Celsjusza, a przez rok w temperaturze pokojowej. Testy na myszach pokazały, że po tak długim przechowywaniu szczepionka jest równie skuteczna jak standardowa szczepionka Moderny. Uczeni wykazali też, że za pomocą tego samego algorytmu można stabilizować inne szczepionki, na przykład szczepionkę Pfizera. Do jej stabilizacji potrzebne były te same substancje pomocnicze co w przypadku szczepionki Moderny, ale w innych proporcjach. Autorzy badań zapewniają, że ich algorytm pozwala znaleźć odpowiednią formułę dla różnych nanocząsteczek lipidowych, które mogą być następnie używane z mRNA.
Z artykułem Accelerated discovery of thermostable mRNA–lipid nanoparticle vaccines using data-efficient AI można zapoznać się na łamach Nature Biotechnology.
Komentarze (0)