ШІ допоміг створити вакцину від всіх штамів коронавірусу відразу. Вона врятувала мишей від смерті

Американські дослідники розробили перспективну універсальну вакцину від будь-якого штаму коронавірус SARS-CoV-2. В експерименті на генетично модифікованих мишах препарат захистив піддослідних тварин від важкого перебігу хвороби і смерті.

Зображення здорового T-лімфоцита людини, отримане за допомогою скануючого електронного мікроскопа / © NIAID, Wikimedia

Переважна більшість пройшли клінічні випробування і експериментальних вакцин від Covid-19 використовують в якості «цілі» S-білок. Він знаходиться на «шипі» коронавірусу SARS-CoV-2, і до нього організм хворих зазвичай виробляє найбільше антитіл. Біда в тому, що їх ефективність з часом стає все менш і менш низькою: цей компонент вірусу сильно змінюється з кожним новим штамом. Причому неважливо, природний або сформований в результаті щеплення імунітет у людини. Крім того, вироблення антитіл знижується сама по собі через деякий час після вакцинації. Так що без бустерних уколів не обійтися ніяк.

Коли антитіла не справляються — їх мало або антиген змінився, — вірус потрапляє в клітини і робить свою чорну справу. Але в імунної системи на цей випадок припасено іншу зброю, так би мовити, другої черги: клітинний імунітет. За допомогою T-лімфоцитів організм виявляє клітини, в яких «паразитує» вірус, і знищує їх. Для цього T-лімфоцити повинні «знати», на які саме білки зараженими клітинами реагувати. Вони називаються HLA (людські лейкоцитарні антигени) і грають роль складного світлофора, що показує імунній системі, які клітини організму «свої», а які — вже не дуже.

Використовуючи такий механізм, теж можна створити вакцину, але це набагато складніше, ніж просто змусити організм виробити специфічні антитіла. І після подібного щеплення людина все одно захворіє. Просто вона не буде заразною, і симптоми виявляться набагато слабкішими. Зате імунітет повинен зберігатися на довший термін, і його можна сформувати більш універсальним. Тому що, на відміну від антитіл, метою такого щеплення можливо зробити ті білки, які приховані під оболонкою віріона, або зв’язування з ними утруднено з інших причин (наприклад, вони начебто і зовні, але прикриті «шипами»). Ці компоненти вірусу часто куди менш мінливі.

Проблема в тому, щоб вибрати правильні комбінації HLA, Відповідні однаковим для різних штамів білків, і такі, щоб вони зустрічалися у якомога більшої кількості хворих людей. Завдання з безліччю параметрів, що вимагає великих обчислювальних потужностей і аналізу колосальних обсягів структурованих даних. Саме стільки, в яких сильний штучний інтелект.

Дослідники з Массачусетського технологічного інституту, Техаського, Бостонського університетів, а також ряду американських і канадських наукових установ реалізували вищеописаний підхід. Вони створили перспективну «пануріантну» вакцину MIT-T-COVID, Яка містить генетичний матеріал найбільш консервативних епітопів (фрагментів антигенів) SARS-CoV-2. Підбір відповідних білків виконували за допомогою алгоритму машинного навчання. В експерименті на генетично модифікованих мишах препарат викликав сильну імунну відповідь, який захистив тварин від важкої течії хвороби і смерті.

На сьомий день після щеплення у тих заражених коронавірусом мишей, що отримали MIT-T-COVID, майже чверть (в середньому 24 відсотки) всіх клітин в легенях були T-лімфоцитами. Для порівняння: в контрольній групі, якій ввели вакцину Pfizer-BioNTech Comirnaty, частка імунних клітин в легенях не перевищувала 6,5 відсотка (медіана — 4,35 відсотка). Варто відзначити, що на другий день після ін’єкції картина була інша: обидві вакцини забезпечили приблизно по 12 відсотків T-лімфоцитів від загального числа клітин в легенях піддослідних гризунів. Тобто препарат поки являє собою лише «чернетку» і демонстрацію концепції, до застосування в медичній практиці ще дуже далеко.

Цей експеримент показав, що універсальна вакцина можлива, вона працює і ефективна в запобіганні найбільш небезпечних результатів коронавірусної інфекції. Докладні результати роботи американських вчених опубліковані в рецензованому журналі Frontiers in Immunology.

Надалі дослідники планують оптимізувати препарат, а також перевірити його ефективність в комбінації з вакцинами, які провокують вироблення антитіл. Важливий напрямок роботи — перевірка безпеки універсального щеплення, усунення ймовірності надмірно потужної імунної відповіді.