„Universalūs“ T ląstelių taikiniai: kaip padaryti vakciną atsparią naujiems koronaviruso variantams

Mokslininkai įrodė, kad žmogaus T ląstelės „mato“ tą patį labai konservatyvių baltymų regionų rinkinį skirtinguose beta koronavirusuose, pradedant SARS-CoV-2 ir baigiant jo „giminaičiais“. Šie regionai sudaro maždaug 12 % viso viruso baltymų rinkinio ir neapsiriboja smaigaliu. Įtraukus tokius fragmentus į vakcinas (kartu su smaigaliu arba už jo ribų), būtų galima užtikrinti platesnę ir ilgalaikę apsaugą ne tik nuo kito SARS-CoV-2 varianto, bet ir potencialiai nuo kitų beta koronavirusų. Tyrimas buvo paskelbtas žurnale „ Cell“.

Kodėl mes atsitrenkiame į smailias lubas?

Dauguma dabartinių vakcinų imuninę sistemą pirmiausia lavina veikti smaigalio baltymą. Tai puikiai tinka neutralizuojantiems antikūnams gaminti, tačiau smaigalys pasižymi didele „mutacijų laisve“: nauji variantai dažnai negauna antikūnų. Vidiniai viruso baltymai keičiasi daug lėčiau – funkcijos kaina yra stabilumas. T ląstelės ypač gerai reaguoja į tokius stabilius fragmentus: jos „nepagauna“ paties viruso iš išorės, kaip antikūnai, bet atpažįsta trumpus peptidus (epitopus) užkrėstų ląstelių viduje ir pašalina infekcijos šaltinį.

Idėja paprasta: nustoti vytis nuolat kintantį šuolį ir į vakciną įtraukti visai šeimai skirtus taikinius, kurie beveik nesikeičia.

Ką tiksliai autoriai padarė?

Komanda sukūrė žmogaus T ląstelių epitopų žemėlapį visame SARS-CoV-2 baltymų rinkinyje ir palygino jį su šių regionų evoliuciniu konservatyvumu kituose betakoronavirusuose. Tada jie ištyrė, kaip dažnai žmogaus T ląstelės kryžmiškai reaguoja į tuos pačius SARS-CoV-2 „giminaičių“ regionus, ir įvertino, kaip gerai šie epitopai yra pateikiami skirtingiems HLA tipams (t. y. ar jie „genetiškai“ tiktų žmonėms su skirtingais HLA molekulių, atsakingų už epitopų pateikimą T ląstelėms, variantais).

Pagrindinis rezultatas yra vadinamųjų CTER (konservuotų T ląstelių epitopų regionų) rinkinys: tai tie patys 12 % SARS-CoV-2 proteomo, kurie:

• yra išsaugoti skirtinguose betakoronavirusuose;
• yra plačiai atpažįstami žmogaus T ląstelių;
• užtikrinti geresnę HLA aprėptį nei apsiribojant vien smaigalių epitopais.

Svarbu tai, kad nemaža CTER dalis yra už smaigalio ribų: nukleokapsidės baltyme, replikacijos komplekse ir kituose vidiniuose baltymuose.

Kodėl tai yra stiprus argumentas už „viso koronaviruso vakciną“?

1. Apsaugos plotis. CTER apmokytos T ląstelės atpažįsta fragmentus ne tik iš dabartinių SARS-CoV-2 variantų, bet ir iš kitų beta koronavirusų, o tai reiškia, kad kryžminės apsaugos tikimybė padidėja, jei atsiranda naujas „giminaitis“.

2. Atsparumas mutacijoms. Konservatyvios sritys mažai keičiasi – virusas „bijo“ pažeisti tai, kas kritiškai svarbu jo gyvybei. Tai reiškia, kad apsauga turėtų „senti“ blogiau.

3. Genetinė aprėptis. Metodas, kai naudojami keli epitopai iš skirtingų baltymų, padidina tikimybę, kad bent kai kurie iš jų bus teisingai pateikti žmonėms su skirtingais HLA tipais visame pasaulyje. Tai yra silpnoji „spike-mono“ vakcinų vieta.

4. Derinys su antikūnais. Niekas nesiūlo atsisakyti „smaigalio“: optimalus variantas yra hibridinis dizainas. „Smaigalys“ skirtas neutralizacijai (antikūnams), CTER – „antrajam ešelonui“ (T ląstelėms), kuris išvalo užkrėstas ląsteles ir stabdo sunkią ligos progresavimą.

Kaip tai galėtų atrodyti vakcinoje?

• Daugiaantigeninis kokteilis. Kartu su smaigaliu įtraukite CTER epitopų grupę iš ne smaigalių baltymų (RNR vakcinose – kaip papildomus įdėklus; peptidų/vektorių vakcinose – kaip epitopų kasetę).
• HLA optimizavimas. Pasirinkite fragmentų rinkinį, kuris apima daugumą HLA variantų pasaulinėje populiacijoje.
• Imuninė pusiausvyra. Tiksliai sureguliuokite dozes ir formatą, kad vienu metu būtų gaminami stiprūs antikūnai ir galingos T ląstelės (CD4⁺ „orkestracijai“ ir CD8⁺ židinių „eliminacijai“).

Ko tai dar nereiškia?

• Tai ne baigta vakcina, o taikinių žemėlapis ir projektavimo principas.
• Norint nustatyti, ar CTER pridėjimas iš tikrųjų sumažins užkrečiamumą / ligos sunkumą ir kiek laiko šis poveikis truks, reikalingi ikiklinikiniai ir klinikiniai tyrimai.
• Svarbu neperkrauti imuninės sistemos „per dideliu“ mišiniu: per ilgos kasetės kartais išblukina atsaką (imunodominavimas yra tikra problema). Dizainas turės būti kruopščiai subalansuotas.

Praktinės pasekmės ir „premijos“

• Variantų tęsinys. Naujajai bangai nebereikės laukti „spiko atnaujinimo“ – T ląstelių sluoksnis bus atsparesnis variantams iš karto.
• Prieiga visame pasaulyje: dėl geresnės HLA aprėpties tokios vakcinos veikia tolygiau skirtinguose regionuose ir etninėse grupėse.
• Apsaugos ilgaamžiškumas. Atminties T ląstelės dažnai išgyvena ilgiau nei antikūnai. Tai galimybė rečiau skiepytis.

Trumpas žodynėlis (4 frazės)

• T ląstelės yra imuninės sistemos „specialiosios pajėgos“: jos ieško ir pašalina užkrėstas ląsteles naudodamos trumpus virusinių baltymų fragmentus (epitopus).
• Epitopas yra trumpas peptidas (paprastai 8–15 aminorūgščių), kuris kartu su HLA molekule yra „rodomas“ T ląstelei ląstelės paviršiuje.
• HLA yra epitopų „vitrina“; žmonės turi daug HLA variantų (alelių), todėl tas pats epitopas kai kuriems žmonėms pasireiškia gerai, o kitiems – blogiau.
• Konservuota seka yra baltymo dalis, kuri beveik nesikeičia tarp skirtingų viruso padermių / rūšių (mutacijos joje virusui yra per brangios).

Klausimai ateičiai

• Kiek epitopų ir kurie? Raskite „aukso vidurį“ tarp atsako pločio ir stiprumo.
• Pristatymo formatas: RNR, vektorius, baltymų/peptidų platforma – kur T ląstelių atsako profilis bus optimalus?
• Saugumas. Pašalinkite „mimikrą“ su žmogaus baltymais (tai ypač svarbu MHC pateikimui).
• Sėkmės rodikliai: pakeiskite testavimo kryptį: matuokite ne tik antikūnų titrus, bet ir visas T ląstelių plokšteles (daugiaspalvė tėkmės citometrija, ELISpot, funkciniai testai).

Santrauka

Šis darbas pateikia aiškų „atsparių“ T ląstelių taikinių žemėlapį ir parodo, kad jie iš tiesų yra plačiai atpažįstami žmonėms – ir ne tik smailioje viruso formoje. Tai yra tvirtas pagrindas naujos kartos vakcinoms: antikūnų smailiosios mutacijos ir konservuotų ne smailiųjų epitopų derinimas, siekiant stiprios T ląstelių apsaugos. Jei šis dizainas bus patvirtintas bandymais, priartėsime prie variantams atsparios ir „visai šeimai“ (pan-beta) vakcinos.