Табачные растения помогут победить полиомиелит и вирус Зика
0
Совместными усилиями учёных со всего мира распространение вируса Зика, переносчиком которого являются комары, было приостановлено. Одновременно разработка вакцины стала приоритетной задачей многих научных центров и лабораторий.
На днях команда из Аризонского университета представила универсальный метод не только лечения, но и профилактики опасного заболевания. Учёные, работающие под руководством вирусолога Цян Чэня (Qiang Chen), разработали эффективную, безопасную для здоровья и недорогую вакцину против вируса Зика.
Отметим, что многие созданные ранее вакцины уже проходят тестирование на животных, а в США Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов уже одобрило первые клинические испытания. Тем не менее сегодня лицензированных вакцин или терапевтических средств для борьбы с вирусом Зика, по сути, нет. Новый кандидат может стать лучшей разработкой из имеющихся.
Цян Чэнь долгое время занимался созданием терапевтических средств и вакцин, в основе которых содержатся различные соединения, встречающиеся в растениях. Среди его разработок – вакцины против лихорадки денге и лихорадки Западного Нила, которые относятся к тому же роду, что и вирус Зика. Это флавивирусы, переносимые комарами.
Секрет новой вакцины заключается в том, что она направлена на борьбу с ключевым компонентом патогена – вирусным белком. Поясним, что каждый вирус имеет липидную оболочку, "утыканную" белками, защищающими генетический материал в виде ДНК или РНК.
"Белки оболочки имеют три домена. В домене III (DIII) содержится уникальный для вируса Зика участок ДНК, и мы использовали это знание для генерации надёжного защитного иммунного ответа", — рассказывает Чэнь.
При этом домен белка III он получил из табачных растений, что объясняет дешевизну новой вакцины. Эксперименты на мышах показали 100%-ную защиту от различных штаммов вируса Зика. Что немаловажно, побочных эффектов у заражённых грызунов не наблюдалось. И это ключевое отличие вакцины от всех остальных.
Исследователи создали несколько вариантов вакцин, и все они уже после первой инъекции побуждали организмы животных производить защитные антитела. Вакцину испытывали и на здоровых грызунах: сначала им делали инъекцию и уже потом заражали вирусом Зика. Выработка иммунного ответа была при этом не менее эффективной.
Кроме того, команда также создала вакцину, которая борется не только с доменом III, но и с доменами белков I и II. Поскольку вирус Зика очень схож с вирусами Западного Нила и денге, переболевшие ими организмы могут после вышеописанной вакцинации породить опасный перекрёстный иммунный ответ.
"Когда создаётся полный родной белок оболочки в качестве основы для вакцины, он вызывает появление антител против DI, DII и DIII белка. У тех, кто ранее подвергался воздействию DI и DII других членов рода вирусов Зика, могут проявиться очень плохие симптомы, которые в некоторых случаях могут привести к смерти", — поясняет Чэнь.
Статья с описанием новой вакцины и процесса её разработки опубликована в издании Scientific Reports.
Тем временем другая команда учёных из британского Центра Джона Иннеса также использовала табачные растения для создания вакцины, но уже против полиомиелита.
Исследовательская группа под руководством профессора Джорджа Ломоноссова (George Lomonossoff) использовала вирусоподобные частицы (VLP). Это непатогенные двойники полиовируса. Вырастили их как раз при помощи растений.
Происходит это следующим образом: гены, которые несут информацию, необходимую для производства VLP, проникают в растительные ткани. Затем растение-хозяин воспроизводит их в большом количестве, используя собственные механизмы экспрессии генов, в ходе которой наследственная информация от гена преобразуется в функциональный продукт — белок.
"Это невероятное сотрудничество природы и науки – структурной биологии и вирусологии. Теперь вопрос в том, как это открытие масштабировать: мы не хотим останавливаться на лабораторных работах", — рассказывает профессор Ломоноссов.
Он пояснил, что вирусоподобные частицы хоть и очень похожи на настоящие вирусы, но заразить живой организм не могут. Всё дело в иной биологической конструкции: VLP не содержат нуклеиновую кислоту, которая позволяет вирусам воспроизводиться. В то же время эти частицы имитируют поведение вируса, стимулируя иммунную систему реагировать на вторжение.
Тесты в лабораторных условиях показали, что вирусоподобные частицы заставляют организмы животных вырабатывать иммунитет к болезни. А это значит, что теперь возможно создать альтернативную вакцину, которая не требует использования "живого" вируса, то есть борется с патогеном без риска для здоровья. Ни одна действующая полиовакцина не работает по этому инновационному принципу.
Более того, та же схема поможет разработать вакцины против других вирусов, уверены специалисты.
"Красота этой схемы – использования непатогенных вирусоподобных частиц – заключается в том, что она расширяет наши возможности в борьбе с возникающими угрозами для здоровья людей", — отмечает Ломоноссов. К слову, ту же систему сегодня используют для разработки вакцин против вирусов папилломы и гепатита B.
По словам экспертов, за последние 20 лет растения стали серьёзными конкурентами бактериям, клеткам насекомых, дрожжам или клеткам млекопитающих в качестве производственных систем для фармацевтических материалов. Они экономически выгодны, эффективны и требуют простых питательных веществ – воды, углекислого газа и солнечного света для эффективного роста.
Научная работа, описывающая новую методику разработки вакцины против полиомиелита, опубликована в журнале Nature Communications.
Кстати, ранее учёные создали первую 3D-анимацию активности вируса.