39 добровольців прийшли в клініки Саутгемптона та Кембриджа не заради звичної ін’єкції. Їм не встромляли голку. Замість цього на шкіру падала струмінь рідини під тиском і в цей момент в організм потрапляв антиген, якого ніколи не було в природі.
Його створив штучний інтелект.
Уперше в історії медицини вакцина, активна речовина якої була розроблена повністю за допомогою комп’ютерного моделювання, успішно пройшла перші випробування на людях. Результати дослідження, опубліковані в журналі Journal of Infection, показали: експериментальний препарат безпечний, не викликає серйозних побічних ефектів і змушує імунну систему реагувати одразу на кілька коронавірусів від SARS-CoV-2 до рідкісних кажанових штамів, які потенційно загрожують людству.
Собака, що ганяється за хвостом
Протягом останніх десятиліть розробка вакцин нагадувала вічну погоню. Вчені виявляли новий штам грипу чи коронавірусу, вирощували його в лабораторії, вбивали або послаблювали, а потім упаковували в шприц. До того часу, як препарат доїзджав до аптек, вірус уже міг змінити свою поверхню і щеплення працювало гірше, ніж планувалося. Пандемія COVID-19 лише загострила цю проблему, коли світ за кілька місяців мусив створити, випробувати та розвезти мільярди доз, ризикуючи, що новий варіант зробить їх менш ефективними.
Кожна нова варіація вірусу вимагала оновленої формули, нових партій, нової логістики. Світ опинився в пастці циклу, де медицина наздоганяє природу, а не випереджає її.
Кембриджські дослідники вирішили зламати це коло.
Суперантиген
Ключова інновація так званий «суперантиген». Традиційні вакцини навчають імунітет розпізнавати один конкретний штам вірусу. Але віруси мутують швидше, ніж оновлюються склади аптек. Цей препарат діє інакше: він б’є не по змінній частині, а по тому, що залишається незмінним у цілому клані збудників.
Дослідники з Кембриджського університету та стартапу DIOSynVax використали алгоритми машинного навчання, щоб проаналізувати генетичні послідовності всієї родини сарбековірусів. Дані збиралися через глобальні програми спостереження від проб із кажанів у печерах Південно-Східної Азії до зразків із лікарень у Європі. ШІ виявив спільні архітектурні риси, які залишаються консервативними навіть під час найбільш агресивних мутацій, і зшив їх в один універсальний антиген.
Назва кандидата pEVAC-PS (pan-Sarbecovirus Vaccine). Це перший представник принципово нового класу ліків, де молекулярна архітектура народжується в цифровому просторі, а не в пробірці. Алгоритми проаналізували тисячі генетичних послідовностей, порівняли їхні тривимірні структури та визначили «ахіллесову п’яту» вірусів ділянки білка, без яких збудник не може прикріпитися до людської клітини.
Результат: вакцина не ганяється за конкретним штамом, а навчає організм розпізнавати «паспорт» цілої родини вірусів.
«Ми перетворили розробку вакцин із реактивної на таку, що захищає майбутнє. Наші вакцини продовжуватимуть давати захист, навіть коли віруси мутують у нові штами, пояснює професор Джонатан Хіні, керівник наукових досліджень у Лабораторії вірусних зоонозів Кембриджу. Ми подолали обмеження традиційних вакцин. Це означає, що ми можемо вирватися з постійного циклу, коли, мов собака, що ганяється за власним хвостом, намагаємося наздогнати циркулюючі варіанти».
Як це працює
Перед тим як потрапити до людей, препарат пройшов ретельні випробування на тваринах. Результати були настільки переконливими, що команда отримала зелене світло для фази І випробування безпеки на здорових добровольцях віком від 18 до 50 років. Учасників обстежували у дослідницьких центрах Національного інституту досліджень охорони здоров’я (NIHR) у Саутгемптоні та Кембриджі, а саме дослідження спонсорувала Національна служба охорони здоров’я (NHS) через траст Університетської лікарні Саутгемптона.
Рівень антитіл та Т-клітинної відповіді в добровольців перевищив базовий поріг, необхідний для захисту. При цьому препарат виявився на диво лагідним: серйозних побічних ефектів не зафіксували, а легкі реакції почервоніння шкіри чи незначне підвищення температури минули швидко. Головне відкриття імунна відповідь сформувалася не лише проти SARS-CoV-2 та SARS, а й проти кажанових коронавірусів, які ще ніколи не інфікували людей. Це означає, що щеплення готує імунітет до загроз, яких світ ще не бачив.
Доставка препарату теж заслуговує на окрему увагу. У клінічному випробуванні застосували ДНК-вакцину, яку ввели через систему мікрофлюїдного струменя тонкий під тиском потік рідини, що проникає крізь шкіру без жодної голки. Технологія сумісна з більшістю існуючих платформ доставки, що робить її універсальною. Для людей з трипанофобією це може стати справжнім порятунком. Для систем охорони здоров’я способом проводити масові щеплення швидше, дешевше та без ризику інфікувань від багаторазових голок.
Що всередині
Технологія відкриває шлях до цілої нової категорії препаратів. Її переваги полягають у кількох фундаментальних відмінностях від класичних підходів:
- Універсальність один антиген покриває всю родину сарбековірусів, включаючи ті, що ще не перескочили на людей;
- Мутаційна стійкість вакцина б’є по консервативних ділянках геному, які вірус не може змінити без самознищення;
- Безголкова доставка мікрофлюїдний струмінь дозволяє щеплювати швидко, без болю та додаткових медичних відходів;
- Модульність суперантиген сумісний із різними платформами доставки, від ДНК-вакцин до інших векторів, що робить його гнучким інструментом.
Від кажанів до людей
Навіщо взагалі щеплюватися від вірусів, яких ще не існує? Відповідь криється у способі життя сучасного людства. Мільярди людей, глобальні подорожі та тісний контакт із дикою природою створюють ідеальні умови для того, щоб кажановий штам раптово адаптувався до людських клітин. Саме так починалися спалахи SARS у 2002 році та COVID-19 у 2019-му. Вчені вже знають, що в природі циркулюють небезпечні збудники; вони не знають лише, який саме стане наступною загрозою і коли це станеться.
«Віруси грипу, коронавіруси та група Еболи еволюціонують безперервно, і до того часу, як вакцини дійдуть до людей, вони вже можуть бути погано підібрані, каже професор Сол Фост з Університету Саутгемптона, головний дослідник випробування. Цей новий клас універсальних вакцин захищений від майбутнього. Вони захищають одночасно від багатьох варіантів і потенційно від споріднених вірусів, які ще не з’явилися. Якщо ми зможемо розробити та впровадити такі препарати до початку спалаху, можна буде врятувати мільйони життів, уникнути локдаунів та зберегти економіку».
Мова йде про зміну парадигми від гасіння пожежі до протипожежної системи, вбудованої в суспільство заздалегідь.
Що далі
За словами вчених, та сама стратегія може працювати й для інших вірусних родин зокрема для вірусів грипу та геморагічних лихоманок. Кампанія DIOSynVax (Digitally Immune Optimised Synthetic Vaccines), заснована ще у 2017 році як спін-оф Кембриджу з підтримки Cambridge Enterprise, вже будує конвеєр препаратів від сезонного грипу, пандемічних загроз та коронавірусів. Наступний крок фаза II, де вакцину перевірять на ширшій і різноманітнішій групі учасників, щоб підтвердити потужний і широкий захист.
Професор Маріан Найт, науковий директор інфраструктури NIHR, назвала результати важливим проривом. За її словами, успіх став можливим завдяки партнерству між приватним сектором та державними дослідницькими центрами, які надали інфраструктуру для швидкого та безпечного тестування інновації. Проєкт отримав основне фінансування від Innovate UK, а створення стартапу DIOSynVax стало можливим завдяки підтримці Cambridge Enterprise структурі комерціалізації Кембриджського університету. Саме таке переплетення академічної науки, державних коштів і приватного підприємництва дозволило ідеї, народженій у лабораторії, дійти до реальних пацієнтів.
Штучний інтелект тут не замінив людину.
Він просто зробив те, на що біологам знадобилися б десятиліття побачив закономірність у хаосі мільйонів генетичних літер. А люди перевірили цей інсайт на собі.
Наступного разу, коли невидимий вірус спробує переписати правила гри, медицина вже може мати інструкцію, написану заздалегідь не рукою, а алгоритмом, який навчився читати природу швидше, ніж вона встигає змінитися.
Про автора
