Исследования показали, что у мышей, которым вводили генетически модифицированную бактерию, формировался мощный иммунитет, защищающий их даже от смертельных доз токсинов. Это открытие способно кардинально изменить подход к вакцинации, сделав её безболезненной, местной и без необходимости использования игл.
Представьте себе будущее, в котором вакцинация станет столь же простой, как нанесение крема на кожу — без уколов, боли и побочных эффектов, таких как жар, отёк или неприятные ощущения. Людям не придётся стоять в очередях в клиниках, а сама процедура будет доступной каждому.
Благодаря исследователям Стэнфордского университета этот сценарий может стать реальностью. Они разработали инновационный метод вакцинации, используя распространённую кожную бактерию, которая присутствует почти у всех людей.
Как бактерии могут заменить инъекции?
«Никто не любит уколы — абсолютно никто», — говорит профессор биоинженерии Майкл Фишбах. Он отмечает, что идея замены уколов простым кремом нравится всем без исключения.
Человеческая кожа является крайне враждебной средой для большинства микробов. Она сухая, солёная и содержит мало питательных веществ. Однако некоторые бактерии, такие как Staphylococcus epidermidis, сумели адаптироваться к этим условиям. Этот микроорганизм колонизирует волосяные фолликулы практически каждого человека на планете.
До недавнего времени учёные недооценивали влияние этих бактерий на иммунную систему. Однако недавние исследования показали, что иммунитет реагирует на S. epidermidis гораздо сильнее, чем предполагалось ранее. В опубликованной в журнале Nature работе учёные сосредоточились на анализе выработки антител в ответ на эту бактерию.
Как это работает?
Антитела — это белки, способные распознавать и нейтрализовать патогены. Каждое антитело нацелено на конкретную биохимическую особенность микроорганизма, что делает его крайне специфичным.
Фишбах и его коллеги провели эксперимент, чтобы выяснить, сможет ли иммунная система мышей выработать антитела к S. epidermidis, если внедрить бактерию в их кожу. Они аккуратно наносили бактерию на головы мышей, не сбривая шерсть и не обрабатывая кожу антисептиками. В течение шести недель учёные регулярно брали анализы крови у животных.
Результаты были ошеломляющими: уровень антител к S. epidermidis у мышей был даже выше, чем после стандартной вакцинации. Более того, он оставался на этом уровне в течение длительного времени.
Вакцина без уколов
«Это похоже на вакцинацию», — объясняет Фишбах. «Антитела вырабатывались с такой же силой и специфичностью, как при встрече с настоящим патогеном». Анализ крови людей также показал высокий уровень антител против S. epidermidis.
Иммунная система реагирует на S. epidermidis заблаговременно, ещё до того, как возникает угроза инфекции. Это помогает защитить организм при травмах кожи, когда бактерии могут проникнуть внутрь и попасть в кровоток.
Бактерии в роли носителя вакцины
Учёные решили использовать S. epidermidis в качестве основы для создания вакцины. Они выяснили, что ключевым элементом, вызывающим иммунный ответ, является белок AAP. Он напоминает древовидную структуру, которая выступает из стенки бактериальной клетки, взаимодействуя с иммунными клетками.
Исследователи внесли изменения в геном S. epidermidis, добавив в него фрагмент гена столбнячного токсина. В результате бактерия начала производить этот фрагмент, позволяя иммунной системе распознать и атаковать токсин.
Когда учёные повторили эксперимент с мышами, они обнаружили, что у животных, обработанных модифицированной S. epidermidis, развивался мощный иммунитет. Когда мышам вводили смертельную дозу столбнячного токсина, все животные, получившие обычную бактерию, погибли, а те, кто был обработан модифицированной версией, остались живы и без симптомов.
Этот метод сработал и против дифтерийного токсина: у мышей сформировались высокие уровни специфических антител. Более того, всего 2-3 нанесения бактерии на кожу давали устойчивый иммунный ответ.
Будущее безыгольной вакцинации
Следующим этапом исследований станет тестирование метода на приматах. Если результаты окажутся успешными, клинические испытания на людях могут начаться уже через 2-3 года.
«Мы надеемся, что этот метод будет работать не только против бактерий, но и против вирусов, грибков и паразитов», — говорит Фишбах. В отличие от традиционных вакцин, которые могут вызывать воспалительные реакции, модифицированные бактерии не вызывают побочных эффектов.
Эта технология может стать революцией в медицине, сделав вакцинацию доступной, безболезненной и эффективной. Пока в США стартуют клинические испытания назальной вакцины от COVID-19, разработанной учёными Вашингтонского университета в Сент-Луисе, исследователи Стэнфорда приближают нас к будущему, где защита от инфекций станет такой же простой, как нанесение крема на кожу.