Последние результаты 3-й фазы испытаний вакцин против COVID-19 были очень положительными. Они показали, что вакцинация людей геном спайкового белка SARS-CoV-2 может вызвать превосходный защитный иммунитет.
Белок-шип – это основной компонент большинства вакцин против COVID-19, поскольку он является частью вируса, которая позволяет ему проникать в наши клетки. Репликация вируса происходит только внутри клеток, поэтому блокировка входа предотвращает создание большего количества вирусов. Если у человека есть антитела, которые могут распознавать спайковый белок, это должно остановить вирус.
Три самые современные вакцины (от Oxford / AstraZeneca, Pfizer / BioNTech и Moderna) работают, заставляя наши собственные клетки создавать копии вирусного шипового белка. Оксфордская вакцина достигает этого путем введения гена белка шипа через безвредный аденовирусный вектор. Две другие вакцины доставляют ген спайкового белка непосредственно в виде мРНК, заключенной в наночастицу. Когда наши собственные клетки вырабатывают спайковый белок, наш иммунный ответ распознает его как чужеродный и начинает вырабатывать антитела и Т-клетки, которые нацелены на него.
Однако вирус SARS-CoV-2 сложнее, чем просто спайк-белок. Фактически, существует четыре разных белка, которые формируют общую структуру вирусной частицы: шип, оболочка (E), мембрана (M) и нуклеокапсид (N). При естественной инфекции наша иммунная система распознает все эти белки в той или иной степени. Итак, насколько важны иммунные ответы на эти разные белки, и имеет ли значение, что первые вакцины не будут воспроизводить их??
После заражения SARS-CoV-2 исследователи обнаружили, что на самом деле мы вырабатываем больше всего антител к белку N, а не к белку шипов. То же самое для многих различных вирусов, которые также содержат N-белки. Но как антитела к N-белку защищают нас от инфекции – давняя загадка. Это связано с тем, что белок N находится только внутри вирусной частицы, обернутой вокруг РНК. Следовательно, антитела к N-белку не могут блокировать проникновение вируса, не будут измеряться в тестах нейтрализации, которые проверяют это в лаборатории, и поэтому в значительной степени игнорируются.
Обнаружен новый механизм
Наша последняя работа из лаборатории молекулярной биологии MRC в Кембридже раскрыла новый механизм того, как антитела к N-белку могут защищать от вирусных заболеваний. Мы изучили другой вирус, содержащий белок N, под названием вирус лимфоцитарного хориоменингита, и показали удивительную роль необычного рецептора антител под названием TRIM21.
В то время как обычно считается, что антитела работают только вне клеток, TRIM21 находится только внутри клеток. Мы показали, что антитела к N-белку, которые попадают внутрь клеток, распознаются TRIM21, который затем измельчает связанный с N-белок. Затем крошечные фрагменты белка N отображаются на поверхности инфицированных клеток. Т-клетки распознают эти фрагменты, идентифицируют клетки как инфицированные, затем убивают клетку и, следовательно, любой вирус.
Мы ожидаем, что эта недавно выявленная роль антител к N-белку в защите от вирусной инфекции важна для SARS-CoV-2, и работа по дальнейшему изучению этого вопроса продолжается. Это говорит о том, что вакцины, которые индуцируют антитела к N-белку, а также спайковые антитела, могут быть ценными, поскольку они будут стимулировать другой способ, с помощью которого наш иммунный ответ может устранить SARS-CoV-2.
Добавление белка N в вакцины против SARS-CoV-2 также может быть полезным, потому что белок N очень похож между разными коронавирусами – гораздо больше, чем белок спайков. Это означает, что защитный иммунный ответ против белка SARS-CoV-2 N также может обеспечивать некоторую защиту от других родственных коронавирусов, таких как Mers.
Еще одно потенциальное преимущество, которое может возникнуть в результате включения белка N в вакцины против SARS-CoV-2, связано с низкой частотой мутаций, наблюдаемой в последовательности белка N. Сообщалось о некоторых изменениях последовательности SARS-CoV-2 в ходе этой пандемии, при этом наиболее значительные изменения произошли в белке спайков. Есть некоторые опасения, что если последовательность спайков изменится слишком сильно, потребуются новые вакцины. Это может быть похоже на текущую потребность в ежегодном обновлении вакцин против гриппа. Однако, поскольку последовательность N-белка намного более стабильна, чем спайк, вакцины, которые включают компонент, нацеленный на N-белок, вероятно, будут эффективны в течение более длительного времени.
Первая волна вакцин против SARS-CoV-2 вселяет искреннюю надежду на то, что с этим вирусом можно бороться с помощью вакцинации. Отсюда будет продолжаться поиск еще более совершенных вакцин и вакцин, которые могут оставаться эффективными перед лицом развивающегося вируса. Вакцины будущего, вероятно, будут сосредоточены не только на спайковом белке SARS-CoV-2, а белок N является многообещающей мишенью для добавления к текущим рассматриваемым стратегиям.