Вирусыг дуурайгч
(mimic) ДНХ–ийн нанобөөмст суурилсан вакцин
Mass General, MIT, Харвардын Рагон Институтын эрдэмтэд вирустэй төстэй, ДНХ-д суурилсан скаффолд (scaffold), зорилтот байд хүргэх нанобөөмсийг ашиглан коронавирусын (SARS-COV-2) эсрэг хүчтэй эсрэгбиеийн хариу урвалыг өдөөдөг вакцин бүтээжээ. Энэ судалгааны үр дүн 2024 оны 1 сарын 30–нд Nature Communications сэтгүүлд хэвлэгдсэн бөгөөд Харвардын Анагаах Ухааны Сургуулийн дэд профессор, Рагон Институтын ерөнхий судлаач Аарон Бат, Лингвуд, Аарон Шмидт нар тус өгүүллийн ерөнхий зохиогчид юм. Уг өгүүллийн гол зохиогчид МIT-ийн постдоктор Эйке-Кристиан Вамхофф, Рагон институтын постдоктор Ларанс Ронсард, Харвардын их сургуулийн төгсөх ангийн оюутан Жаред Фелдман, MIT-ийн төгсөгч Грант Кнаппе болон Харвардын төгсөх ангийн оюутан Блэйк Хаузер нар байжээ.
Зургийн
тайлбар: Вирусын
эсрэгтөрөгчийн олон хуулбарыг агуулсан ДНХ-ийн скаффолдоос бүрдэх 10 нанометр
хэмжээтэй вакцин. Нанобөөмст суурилсан вакцин хэмээн
нэрлэгддэг энэ төрлийн вакцин нь вирусын
бүтцийг дуурайдаг.
Фото кредит: Батегийн лаборатори
Скаффолдын тухай
Органик
скаффолд мембран систем ба уураг агуулдаг. Уургийн скаффолд нь дохионы
молекулуудыг нэгтгэх платформоор хангах, тодорхой цэгүүдэд дохионы молекулыг
байрлуулах, дохио дамжуулахад оролцдог бөгөөд түүний үүрэг нь нарийн
тодорхойлогдоогүй боловч дохионы замын олон гишүүнтэй харилцан үйлчлэлцдэг
ба/эсвэл тэдгээрийг өөртөө нэгтгэх замаар дохио дамжуулдаг. Харин Батегийн
лаборатори ДНХ-ийн оригами (DNA origami) ашиглан хийсэн скаффолдийг боловсруулсан
байгааг дээрх зургаас харж болно. Энэ арга нь синтетик ДНХ бүтцийг илүү нарийн
хянах боломжийг олгодог тул эрдэмтдэд вирусын эсрэгтөрөгч зэрэг олон төрлийн
молекулуудыг тодорхой байрлалд илүү үр дүнтэй холбох боломжийг олгодог. 2020
онд хийсэн судалгаагаар MIT-ийн биологийн инженер, материал судлал,
инженерчлэлийн профессор Бате, Даррел Ирвин нар ХДХВ-ийн эсрэгтөрөгчийн 30
хуулбарыг агуулсан ДНХ-ийн скаффолдыг лабораторит өсгөвөрлөсөн В эсүүдэд хүчтэй
эсрэгбиеийн хариу урвал үүсгэдэг болохыг судалсан байна.
Энэ төрлийн бүтэц нь нано хэмжээтэй вирусын бүтцийг дуурайдаг ба гадаргуу
дээрээ вирусын уургийн олон хуулбарыг (many copies of viral
proteins)
тодорхой байрлалд үр дүнтэй холбох замаар В эсийг идэвхжүүлэхэд хамгийн
тохиромжтой юм.
Хулганад
туршсан энэ вакцин вирусын эсрэгтөрөгчийн олон хуулбарыг агуулсан ДНХ-ийн
скаффолдоос бүрддэг. Нанобөөмст суурилсан вакцины өмнөх ихэнх судалгааны ажил
нь уургийн скаффолдод тулгуурладаг боловч эдгээр вакцинд ашигласан уураг зорилтот
байгаас (target) дархлааны системийг сааруулах ба шаардлагагүй дархлааны хариу урвал
үүсгэдэг. Хулгана дээр туршсан судалгаагаар судлаачид ДНХ-ийн скаффолд
дархлааны хариу урвал үүсгэдэггүй болохыг олж мэдсэн ба энэ нь дархлааны
системд зорилтот эсрэгтөрөгч дээр эсрэгбиеийн хариу урвал төвлөрүүлэх боломжийг
олгожээ.
B эсүүдийг хүчтэй өдөөж байгаа энэ арга нь
ХДХВ, томуу түүчлэн коронавирус зэрэг зорилтот вирусын эсрэг вакцин гаргахыг
илүү хялбарчилж чадсан гэж эрдэмтэд үзэж байна. Т эсүүдийг өдөөдөг бусад
төрлийн вакцинаас ялгаатай нь эдгээр В эсүүд хэдэн арван жилийн турш оршин
тогтнож, урт хугацааны хамгаалалтыг бий болгодог.
“Ханиад,
ХДХВ, коронавирус шиг уламжлалт вакцины аргыг эсэргүүцдэг өвчин үүсгэгчдийн
эсрэг дархлааг өндөр түвшинд байлгахын тулд дархлааны системийг бид сургаж
чадах эсэхийг судлах сонирхолтой байна” хэмээн Харвардын Анагаах Ухааны
Сургуулийн дэд профессор, Рагон Институтын ерөнхий судлаач Даниел Лингвуд дурьджээ.
Дуураймал вирус
Нанобөөмст
суурилсан вакцин нь вирусын эсрэгтөрөгчийн олон хуулбарыг зөөвөрлөх чадвартай,
вирус төст бүтэцтэй уургийн нанобөөмсөөс бүрддэг. Хүний бие нь өндөр нягтралтай
эсрэгтөрөгчийг жинхэнэ вирустэй төстэй гэж үздэг учраас уламжлалт вакцинаас
илүү хүчтэй дархлааны хариу урвалыг бий болгодог. Гепатит В вирус, хүний
хөхөнцөр вирус зэрэг цөөн тооны өвчин үүсгэгчдэд зориулсан нанобөөмст суурилсан вакциныг бүтээсэн
бөгөөд коронавирусын эсрэг энэ вакциныг Өмнөд Солонгост хэрэглэхийг зөвшөөрчээ.
Эдгээр вакцинуудын эсрэгтөрөгч
нь өвөрмөц эсрэгбие үүсгэдэг В эсийг идэвхжүүлэхдээ сайн юм.
Т
эсийг илүү хүчтэй өдөөдөг мРНХ (мэдээллийн РНХ)
вакцин нь Т эсэд суурилсан дархлаанаас ялгаатай ба нанобөөмст суурилсан вакцин нь
эсрэгбие дээр суурилсан хүчтэй дархлааг танд өгөх учраас дархлаа судлалд ихээхэн
сонирхол татдаг. Гэвч энэ төрлийн вакцины болзошгүй сул тал нь ихэвчлэн
скаффолдод оролцож буй уургууд руу довтолсон эсрэг бие үүсгэхэд хүргэдэг явдал
юм. Энэ нь дархлааны системийг доголдуулж, хүсч байгаа шиг хүчтэй хариу урвал
үзүүлэхгүй. Коронавирусыг саармагжуулахын тулд вирусын спайк уургийн
(spike protein буюу коронавирусын гадна талд байрладаг
уураг)
рецепторыг холбодог домайны хэсэгт эсрэгбие үүсгэдэг вакцин гарган авах
зорилготой. Өөрөөр хэлбэл уураг дээр суурилсан нанобөөмсийн технологиор
харуулбал таны дархлааны систем зөвхөн рецепторт холбогдох домайн уургийг
танихаас гадна дархлааны хариу урвалд хамааралгүй бусад бүх уургийг танина. Өөр
нэг сул тал нь хэрэв хүн уургийн скаффолдоор зөөвөрлөгддөг нэгээс олон вакцин
хийлгэвэл асуудал үүсч болзошгүй. Тухайлбал нэг хүн коронавирусын вакцины дараа
томуугийн вакцин хийлгэвэл түүний дархлааны систем аль хэдийн бэлтгэгдсэн
уургийн скаффолдод шууд хариу урвал үзүүлэх болно. Энэ хурдан хариу урвал нь
дархлааны системийг 2 дахь вакцинд байгаа вирусын эсрэгтөрөгчид үзүүлэх
дархлааны хариу урвалыг сулруулж болзошгүй юм.
Харвардын
Анагаах Ухааны Сургуулийн дэд профессор, Рагон Институтын ерөнхий судлаач
Даниел Лингвудын
үзэж байгаагаар энэ арга нь B эс эсрэгтөрөгчийг таних үндсэн зарчмаас
бүрддэг боловч танд эсрэгтөрөгчийг жагсааж харуулвал В эс хариу урвалыг дэмжиж,
эсрэг биеийн гаралтын тоо хэмжээ болон чанарыг илүү сайжруулдаг байна.
“Дархлаа судлал дахь анир
чимээгүй байдал (Immunologically silent)”
Шинэ судалгаагаар судлаачид коронавирусын анхны омгийн спайк уургийн
рецептор холбогдох уургаас бүрдэх эсрэгтөрөгчийг өөрчилсөн байна. Вакциныг
хулганад өгөхөд спайк уурагт өндөр түвшний эсрэгбие үүссэн боловч ДНХ-ийн скаффолдод
ямар ч эсрэгбие үүсгээгүй болохыг олж тогтоожээ. Эсрэгээрээ коронавирусын
эсрэгтөрөгчийг бүрхсэн ферритин гэж нэрлэгдэх скаффолд уурагт суурилсан вакцин
нь ферритин түүнчлэн коронавирусын эсрэг олон эсрэгбие үүсгэсэн байдаг.
Дэд
профессор Лингвуд “ДНХ-ийн скаффолд өөрсдөө дархлаа судлалын хувьд анир
чимээгүй байдал” гэжээ. Хэрэв та уураг дээр суурилсан платформ
ашигладаг бол платформ болон сонирхож буй эсрэгтөрөгчид ижил өндөр титрийн
эсрэг биеийн хариу урвал үзүүлэх бөгөөд энэ нь үүний эсрэг өндөр аффинити
дархлааны ой санамж бий болгох учраас уг платформыг давтан хэрэглэх төвөгтэй.”
Эдгээр
зорилтот бус үр нөлөөг бууруулснаар SARS болон MERS-ийг үүсгэдэг вирус, тэр ч байтугай коронавирус
агуулсан вирусын дэд төрөл, бүх сарбековирус эсвэл коронавирусын ямар ч
хувилбарыг саармагжуулах эсрэгбиеийг өдөөдөг вакцин бүтээх зорилгод хүрэхэд
судлаачдад тусална.
Эцэст
нь судлаачид олон төрлийн вирусын эсрэгтөрөгчтэй ДНХ-ийн скаффолдоор коронавирус
болон холбогдох вирусын эсрэг өргөн хүрээнд саармагжуулах эсрэгбие үүсгэж чадах
эсэхийг судалсан.
Энэхүү
судалгааны ажлыг Эрүүл Мэндийн Үндэсний Хүрээлэн, Үндэсний Шинжлэх Ухааны Сан,
Хурдан Грант хөтөлбөрөөс тус тус санхүүжүүлсэн байна.
Мэдээллийг бэлтгэсэн:
ЭШДэА Г.Даваадулам
Мэдээллийн эх сурвалж:
https://www.nature.com/articles/s41467-024-44869-0
https://news.mit.edu/2024/dna-particles-mimic-viruses-hold-promise-vaccines-0130
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0734975022001288