ИИ помог создать вакцину от всех штаммов коронавируса сразу

Американские исследователи разработали перспективную универсальную вакцину от любого штамма коронавируса SARS-CoV-2. В эксперименте на генетически модифицированных мышах препарат защитил подопытных животных от тяжелого течения болезни и смерти.

Фото из открытых источников

Подавляющее большинство прошедших клинические испытания и экспериментальных вакцин от Covid-19 используют в качестве «цели» S-белок. Он находится на «шипе» коронавируса SARS-CoV-2, и к нему организм больных обычно вырабатывает больше всего антител. Беда в том, что их эффективность со временем становится все менее и менее низкой: этот компонент вируса сильно изменяется с каждым новым штаммом. Причем неважно, естественный или сформированный в результате прививки иммунитет у человека. Кроме того, выработка антител снижается сама по себе через некоторое время после вакцинации. Так что без бустерных уколов не обойтись никак.

Когда антитела не справляются — их мало или антиген изменился, — вирус попадает в клетки и делает свое черное дело. Но у иммунной системы на этот случай припасено другое оружие, так сказать, второй очереди: клеточный иммунитет. При помощи T-лимфоцитов организм выявляет клетки, в которых «паразитирует» вирус, и уничтожает их. Для этого T-лимфоциты должны «знать», на какие именно выделяемые зараженными клетками белки реагировать. Они называются HLA (человеческие лейкоцитарные антигены) и играют роль сложного светофора, показывающего иммунной системе, какие клетки организма «свои», а какие — уже не очень.

Используя такой механизм, тоже можно создать вакцину, но это гораздо сложнее, чем просто заставить организм выработать специфические антитела. И после подобной прививки человек все равно заболеет. Просто он не будет заразным, и симптомы окажутся гораздо слабее. Зато иммунитет должен сохраняться на более долгий срок, и его можно сформировать более универсальным. Потому что, в отличие от антител, целью такой прививки возможно сделать те белки, которые скрыты под оболочкой вириона, или связывание с ними затруднено по другим причинам (например, они вроде бы и снаружи, но прикрыты «шипами»). Эти компоненты вируса зачастую куда менее изменчивы.

Проблема в том, чтобы выбрать правильные комбинации HLA, соответствующие одинаковым для разных штаммов белкам, и такие, чтобы они встречались у как можно большего числа заболевших людей. Задача со множеством параметров, требующая больших вычислительных мощностей и анализа колоссальных объемов структурированных данных. Ровно такая, в которой силен искусственный интеллект.

Исследователи из Массачусетского технологического института, Техасского, Бостонского университетов, а также ряда американских и канадских научных учреждений реализовали вышеописанный подход. Они создали перспективную «панвариантную» вакцину MIT-T-COVID, которая содержит генетический материал наиболее консервативных эпитопов (фрагментов антигенов) SARS-CoV-2. Подбор подходящих белков выполняли при помощи алгоритма машинного обучения. В эксперименте на генетически модифицированных мышах препарат вызывал сильный иммунный ответ, защитивший животных от тяжелого течения болезни и смерти.

На седьмой день после прививки у тех зараженных коронавирусом мышей, что получили MIT-T-COVID, почти четверть (в среднем 24 процента) всех клеток в легких были T-лимфоцитами. Для сравнения: в контрольной группе, которой ввели вакцину Pfizer-BioNTech Comirnaty, доля иммунных клеток в легких не превышала 6,5 процента (медиана — 4,35 процента). Стоит отметить, что на второй день после инъекции картина была иная: обе вакцины обеспечили примерно по 12 процентов T-лимфоцитов от общего числа клеток в легких подопытных грызунов. То есть препарат пока представляет собой лишь «черновик» и демонстрацию концепции, до применения в медицинской практике еще очень далеко.

Этот эксперимент показал, что универсальная вакцина возможна, она работает и эффективна в предотвращении наиболее опасных исходов коронавирусной инфекции. Подробные результаты работы американских ученых опубликованы в рецензируемом журнале Frontiers in Immunology.

В дальнейшем исследователи планируют оптимизировать препарат, а также проверить его эффективность в комбинации с вакцинами, провоцирующими выработку антител. Важное направление работы — проверка безопасности универсальной прививки, устранение вероятности чрезмерно мощного иммунного ответа.