Учёные Кембриджского университета разработали с помощью искусственного интеллекта экспериментальную вакцину против птичьего гриппа, которая защитила мышей от трёх генетически различных вариантов H5N1. Все привитые животные пережили заражение, тогда как одна из вакцин-кандидатов Всемирной организации здравоохранения, предназначенных для пополнения государственных запасов на случай пандемии, обеспечила лишь 50% выживаемости при заражении одним из вариантов и 67% — другим. Результаты опубликованы в журнале Cell Reports Medicine.
Главное отличие разработки — способ создания действующего вещества. Вместо того чтобы подбирать вакцину под уже известный штамм, команда использовала генетические последовательности вирусов гриппа, собранные в международных базах данных, и вычислительные модели для проектирования искусственных антигенов. Они должны охватывать особенности множества вариантов вируса, включая те, которые отличаются от известных штаммов. Вакцина получила название DVX-panH5Nx и содержит мРНК-инструкции для производства трёх вирусных белков: гемагглютинина (HA), нейраминидазы (NA) и белка M2. Гемагглютинин помогает вирусу проникать в клетки, нейраминидаза участвует в выходе новых вирусных частиц, а M2 служит дополнительной мишенью для иммунного ответа.
Источник изображения: University of Cambridge
В испытаниях на мышах вакцину проверили против трёх вариантов H5N1, относящихся к разным эволюционным группам: клады 1, 2.3.2.1e и 2.3.4.4b. Все привитые животные пережили заражение, не теряли вес и не демонстрировали клинических признаков гриппа. Для сравнения использовали инактивированную вакцину-кандидат на основе H5N8, которую готовят для применения при возможной вспышке инфекции у людей. Она полностью защитила мышей от близкого к ней варианта вируса, но при заражении представителями других клад выжили только 50% и 67% животных соответственно. В лёгких и селезёнке мышей, получивших новую вакцину, вирусная нагрузка после заражения оказалась ниже порога обнаружения.
Затем разработку проверили на хорьках — животной модели, которую широко используют при изучении гриппа из-за сходства ряда особенностей инфекции с человеческой. В этом опыте животных заражали современным вариантом H5N1 клады 2.3.4.4b. Все хорьки, получившие низкодозовую формулу новой вакцины, выжили; в группе с исходной формулой выжили 5 из 6 животных. Среди хорьков, привитых вакциной-кандидатом ВОЗ, выживаемость составила 50%. При этом сравнение показало, что новая разработка помогала контролировать заболевание, но не обязательно полностью останавливала распространение вируса: у части привитых хорьков обнаруживали вирусную РНК в выделениях из носа.
Сейчас подготовка к возможной пандемии птичьего гриппа во многом опирается на запасы вакцин, рассчитанных на отдельные варианты вируса. Но H5Nx продолжает эволюционировать, а обмен генетическими участками между вирусами создаёт новые сочетания поверхностных белков. В результате препарат, созданный под один штамм, может хуже защищать от другого. Подход кембриджской команды должен позволить заранее учитывать разнообразие вирусов и одновременно воздействовать на несколько их белков, а не пытаться каждый раз догонять эволюцию очередной версией вакцины.
Однако, до применения у людей разработке ещё далеко. Все результаты новой работы получены в доклинических экспериментах на животных, следующим этапом должны стать клинические испытания. Авторы также отмечают ограничение своего исследования: новая мРНК-вакцина сравнивалась с цельновирионными инактивированными препаратами, поэтому вклад самого алгоритмического дизайна антигенов нельзя полностью отделить от различий между вакцинными платформами, дозировками и составами. Тем не менее результаты показывают, что вычислительное проектирование нескольких вирусных антигенов может дать более широкую защиту от быстро меняющихся вариантов птичьего гриппа.
