Генно-модифицирующая вакцина защищает от паразита, обнаруженного в Америке

Паразиты, вызывающие обезображивающее кожное заболевание, которым страдают около 12 миллионов человек во всем мире, возможно, встретили свою пару в вакцинах, разработанных с использованием технологии редактирования генов CRISPR, как показывают новые исследования.

В конце этого года начнется первая фаза испытаний на людях вакцины, предназначенной для предотвращения заражения Leishmania major - паразита, вызывающего кожный лейшманиоз в тропических и субтропических регионах Восточного полушария. 

Та же исследовательская группа под руководством Абхая Сатоскара, профессора патологии в Медицинском колледже Университета штата Огайо, использовала технологию CRISPR для разработки вакцины против Leishmania mexicana, вида паразита, который встречается в Южной, Центральной и Северной Америке.

У мышей вакцина, созданная на основе мутировавшего живого паразита, не вызывала поражения кожи и обеспечивала длительную профилактику инфекции.

Этот "новосветский" вид вызывает более хроническую инфекцию, которая, в отличие от поражений кожи, возникающих при заражении L. major, не самоизлечивается. Исследователи ожидают, что вакцина против мутантного паразита L. major будет эффективна против вида L. mexicana, но разработали вторую вакцину в качестве запасного варианта - и чтобы выяснить, сможет ли их метод приручить более вирулентный организм.

"Главное, что мы хотели увидеть, это то, сможет ли этот подход, удаляющий определенный ген, сломить этого крепкого печенега, который всегда был проблемой. Это непростой паразит", - говорит Сатоскар, также профессор микробиологии в штате Огайо. "Основываясь на наших экспериментальных данных, мы должны иметь возможность использовать вакцину L. major в Новом Свете. Но если она не сработает, у нас есть план "Б"".

Исследование опубликовано в журнале NPJ Vaccines. 

В обеих вакцинах команда применила технологию редактирования генов к столетней ближневосточной практике лейшманизации - намеренного введения живого паразита в кожу для создания небольшой инфекции, которая после излечения приводит к пожизненному иммунитету против дальнейшего заболевания.

"У нас возник вопрос: возможна ли лейшманизация в случае с L. mexicana, которая обычно не саморазрешается? Мы говорим о двух видах лейшманий, и они вызывают одно и то же заболевание, но клинический исход и ответ на лечение различаются", - сказал Сатоскар. "И даже CRISPR мог бы не сработать, потому что у этого вида разные молекулы, протеазы и ферменты".

Используя прецизионную технологию для редактирования генома L. mexicana, исследователи удалили центрин, ген, кодирующий белок, который поддерживает деление клеток, и инактивировали маркерный ген устойчивости к антибиотикам, который вводится в паразита как часть процесса удаления центрина.

В нормальных условиях эти паразиты вызывают инфекцию, захватывая иммунные клетки, и используют клетки хозяина для бесконечной репликации. Эксперименты в культурах иммунных клеток показали, что мутантный паразит может проникать в клетки и создавать ограниченные копии самого себя, но не настолько, чтобы вызвать симптомы. 

Исследование показало на мышах, что вакцина безопасна, не вызывая поражений кожи у животных, восприимчивых к заболеванию. В дальнейших экспериментах исследователи вакцинировали мышей и через шесть недель подвергли их заражению паразитом L. mexicana путем укола иглой в ухо - метод, используемый для имитации укуса песчаной мухи. Лейшмания передается людям и животным через укус инфицированных песчаных мух.

В отличие от невакцинированной контрольной группы, у вакцинированных мышей не было поражений кожи, а количество паразитов в месте заражения было сдержано - и защита сохранялась в течение 10 недель.

Иммунный ответ, вызванный вакцинацией этим видом из Нового Света, существенно отличается от того, который вызывала предыдущая вакцина, обнаружили исследователи. При вакцинации L. major для обеспечения защиты увеличивается количество провоспалительных белков. Вакцина L. mexicana практически не повлияла на провоспалительные белки, а наоборот, подавила противовоспалительные белки.

"Паразиты разные, и механизм, с помощью которого они обеспечивают защиту, совершенно разный", - сказал Сатоскар. "Это баланс. Они оба работают".

Исследователи стремятся создать вакцину, чтобы обеспечить доступный способ профилактики заболевания, которое может привести к обезображиванию, инвалидности, социальной стигматизации и бедности. По оценкам команды, вакцина, скорее всего, будет стоить менее 5 долларов, по сравнению с затратами в 100-200 долларов на лечение в наиболее пострадавших странах - лечение, которое требует нескольких недель ежедневных инъекций лекарств с неприятными побочными эффектами, что приводит к плохому соблюдению пациентом режима лечения и позволяет паразитам развивать устойчивость к лекарствам. 

Висцеральный лейшманиоз поражает органы и, если его не лечить, приводит к летальному исходу. Хотя вакцина против L. major может предотвратить и эту более тяжелую форму заболевания, команда использовала метод CRISPR для работы над вакциной против паразита Leishmania donovani, вызывающего висцеральный лейшманиоз.

Эта работа финансировалась Фондом инновационных технологий глобального здравоохранения и Национальными институтами здравоохранения.

Исследование проводилось под руководством Грега Матлашевски из Университета Макгилла и Хиры Нахаси из Отдела новых заболеваний и болезней, передающихся трансфузионным путем, FDA. Среди других соавторов из штата Огайо - Грета Вольпедо, Талия Пачеко-Фернандес, Эрин Холкомб, Блейк Кокс, Ребекка Фульц, Челси Мишан, Чайтеня Верма, Райан Хьюстон, Эбигейл Уортон и Стив Огхуму.