Nowa technologia opracowana przez badaczy z Małopolskiego Centrum Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego może zrewolucjonizować profilaktykę chorób zakaźnych. Zespół kierowany przez dr Antoninę Naskalską zaprezentował prototyp nanocząstki, która – dzięki swojej modułowej budowie – może stać się podstawą uniwersalnej szczepionki przyszłości. Co ważne, struktura cząstki została szczegółowo przebadana przy użyciu kriomikroskopii elektronowej w Narodowym Centrum Promieniowania Synchrotronowego SOLARIS.
Naukowcy stworzyli nanocząstkę na bazie kapsydu fagowego – pozbawionego własnego materiału genetycznego, ale wyposażonego w antygeny wirusa SARS-CoV-2, a konkretnie w trymeryczne białko RBD (Receptor Binding Domain). W ten sposób uzyskano strukturę, którą można gwałtownie modyfikować, dostosowując ją do nowych wariantów patogenów. Technologia umożliwia również „uzbrojenie” cząstki w elementy dodatkowo stymulujące układ odpornościowy – zarówno krótkie, jednoniciowe fragmenty DNA, jak i dłuższe sekwencje mRNA.
Jak podkreślają badacze, trymeryczna forma białka RBD – odpowiadająca tej występującej w rzeczywistym wirusie – może znacząco zwiększyć skuteczność szczepionki. Organizm zaszczepiony takim antygenem ma większą szansę na wytworzenie przeciwciał neutralizujących wirusa. Potwierdzenie tej formy strukturalnej było możliwe dzięki zastosowaniu kriogenicznej mikroskopii elektronowej, a badania przeprowadzono w SOLARIS.
Nanocząstka zaprojektowana została w sposób modułowy – możliwa jest szybka podmiana antygenów umieszczonych na jej powierzchni lub cząsteczek znajdujących się we wnętrzu kapsydu. Otwiera to drogę do tworzenia szczepionek przeciwko różnym wirusom – nie tylko SARS-CoV-2 – w krótkim czasie od ich pojawienia się.
O wynikach badań zespołu dr Antoniny Naskalskiej poinformowało czasopismo International Journal of Pharmaceutics. Artykuł naukowy pt. Cargo loading and surface display using enlarged MS2 virus-like particles podpisali również Marta Walczak, Agnieszka Dąbrowska, dr inż. Michał Bochenek, dr hab. Artur Biela, prof. UJ oraz prof. Jonathan Heddle.
Zaawansowane badania mogły zostać przeprowadzone dzięki wsparciu finansowemu Narodowego Centrum Nauki oraz subwencji z Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego w ramach projektu „Wsparcie badań i rozwoju przy użyciu infrastruktury badawczej Narodowego Centrum Promieniowania Synchrotronowego SOLARIS”.
Zespół badawczy zastosował nowoczesne podejścia do funkcjonalizacji nanocząstek fagowych. Antygeny przyłączano dzięki systemu SpyTag-SpyCatcher lub umieszczano wewnątrz cząstek przy użyciu kontrolowanej dyfuzji lub ich czasowego rozmontowania. Tak przygotowane nanocząstki wprowadzano następnie do modelowych komórek układu odpornościowego in vitro – potwierdzając ich potencjalne zastosowanie jako szczepionki nowej generacji.
