Предотвращение следующей пандемии с помощью вакцин, разработанных на основе искусственного интеллекта

Вакцина, разработанная с помощью искусственного интеллекта (ИИ) и нацеленная на широкий спектр коронавирусов, может помочь предотвратить следующую пандемию. На протяжении большей части истории человечества инфекционные заболевания были основными причинами заболеваемости и смертности. Достижения в области санитарии, антибиотиков, вакцин и общественного здравоохранения кардинально изменили этот баланс, особенно в странах с высоким уровнем дохода, где средняя продолжительность жизни за последнее столетие увеличилась почти на 40 лет. Однако пандемия COVID-19 стала ярким напоминанием о том, что инфекционные угрозы по-прежнему могут практически в одночасье изменить общество. Только в период с 2019 2 два года, а недавние исследования показывают, что существует примерно 50-процентная вероятность повторения пандемии масштаба COVID-19 в течение следующих 25 лет.

Исторически сложилось так, что модель разработки вакцин в значительной степени была реактивной и ориентированной на варианты патогенов, но сейчас отрасль активно переходит к проактивной и универсальной вакцинологии, чтобы опережать эволюцию патогенов. Недавние результаты первого клинического исследования на людях, проведенного Кембриджским университетом и его дочерней компанией DIOSynVax и опубликованные в журнале Journal of Infection , предоставляют ранние клинические доказательства этого сдвига, демонстрируя безопасность разработанного с помощью ИИ «суперантигена», предназначенного для обеспечения широкого охвата вирусов.

Универсальный подход к коронавирусам

В рамках исследования первой фазы оценивалась вакцина pEVAC-PS, разработанная с помощью компьютерного моделирования пан-сарбековирусная вакцина, предназначенная для индукции иммунного ответа в рамках подрода сарбековирусов, относящихся к коронавирусам. Эта группа включает SARS-CoV-2, вызвавший пандемию COVID-19, SARS-CoV-1, ответственный за вспышку атипичной пневмонии в 2002–2004 годах, а также большой резервуар родственных коронавирусов летучих мышей с зоонозным потенциалом.

В отличие от традиционных вакцин, которые обычно используют антигены, полученные из циркулирующих штаммов, pEVAC-PS построена на основе разработанного с помощью ИИ «суперантигена». Антиген был создан путем анализа глобальных данных о последовательности сарбековирусов и использования машинного обучения для выявления консервативных структурных особенностей, общих для всего семейства вирусов, включая вирусы, которые еще не проникли в организм человека.

«Мы перешли от реактивного подхода к разработке вакцин к подходу, ориентированному на будущее. Наши вакцины будут продолжать обеспечивать защиту от вирусов, даже когда они мутируют в новые штаммы», — заявил в пресс-релизе Джонатан Хини (Jonathan Heeney), патологоанатом и вирусолог из Кембриджского университета и научный руководитель исследования.

Первые данные о безопасности на людях

В исследовании приняли участие 39 здоровых добровольцев в возрасте от 18 до 50 лет, все из которых ранее получили две или три дозы лицензированной вакцины против COVID-19 и не имели недавней подтвержденной инфекции. Участники получали возрастающие дозы pEVAC-PS, вводимые на нулевой и 28-й день.

Вакцина вводилась в виде ДНК-конструкции без использования иглы внутрикожно, что улучшило как приемлемость для участников, так и логистику для глобального применения. ДНК-вакцины, как правило, более стабильны, чем мРНК-вакцины, и могут производиться и адаптироваться в больших масштабах. Введение без иглы также позволяет избежать отходов острых предметов и упростить кампании вакцинации, особенно в условиях ограниченных ресурсов.

На всех четырех уровнях дозировки вакцина хорошо переносилась. Большинство побочных эффектов были легкими или умеренными, и не наблюдалось явного дозозависимого увеличения реактогенности. После второй дозы было зарегистрировано меньше нежелательных явлений, чем после первой, что свидетельствует о хорошей переносимости повторного внутрикожного введения.

Интерпретация умеренной иммуногенности

Хотя профиль безопасности был обнадеживающим, интерпретация иммуногенности оказалась более сложной. Связывающие антитела к вакцинному препарату были обнаруживаемы, особенно при самой высокой дозе, но ответы были умеренными и вариабельными. Небольшое увеличение нейтрализующих антител наблюдалось против вариантов Delta и Omicron вируса SARS-CoV-2, в то время как активность против исходного штамма из Уханя и вируса SARS-CoV-1 была ограниченной.

Чтобы выяснить, направляет ли вакцина иммунитет к консервативным вирусным регионам — что являлось основной целью разработки платформы, — команда использовала анализ пептидных микроматриц. Это выявило связывание антител с консервативными эпитопами рецептор-связывающего домена, включая регионы, соответствующие известным широко реагирующим участкам антител. Хотя такое связывание не обязательно напрямую приводит к сильной нейтрализации in vitro, эти эпитопы были связаны с защитой in vivo посредством Fc-опосредованных иммунных механизмов.

В совокупности данные свидетельствуют о том, что, хотя вакцина pEVAC-PS не вызвала выраженного нейтрализующего ответа в этом небольшом исследовании фазы 1, она предоставила доказательства того, что вакцина успешно сфокусировала иммунную систему на общих характеристиках коронавируса, что подтверждает целесообразность стратегии разработки антигена.

Подготовка к следующей вспышке

За последние два десятилетия три крупные вспышки бетакоронавирусов — SARS, MERS и COVID-19 — продемонстрировали, как часто зоонозные коронавирусы могут преодолевать межвидовые барьеры. Летучие мыши по-прежнему являются носителями обширного и в значительной степени неизученного резервуара сарбековирусов, которые потенциально могут в любой момент передаться человеку.

Существующие вакцины против COVID-19 периодически обновляются, чтобы лучше соответствовать циркулирующим вариантам вируса, но задержки в производстве и распространении приводят к тому, что вакцины часто отстают от эволюции вируса. Хотя бустерные дозы остаются эффективными в снижении тяжести заболевания, эта реактивная модель обеспечивает ограниченную защиту от будущих заражений родственными коронавирусами.

«Вирусы, такие как грипп, коронавирусы и вирусы группы Эбола, постоянно эволюционируют, и к моменту начала вакцинации они могут оказаться плохо совместимыми — существующая система реактивных вакцин с трудом справляется с этим процессом», — заявил в пресс-релизе Сол Фауст (Saul Faust), клинический исследователь в области детских инфекционных заболеваний и иммунологии в Университете Саутгемптона и главный исследователь этого испытания. Он добавил: «Если мы сможем разработать и клинически продвинуть этот новый класс вакцин до начала вспышки вируса, можно будет спасти миллионы жизней, избежать локдаунов и сохранить экономику».

Несмотря на умеренную иммуногенность, результаты представляют собой важное подтверждение концепции разработки вакцин с использованием искусственного интеллекта, нацеленных на целые семейства вирусов. Это первый случай, когда вакцина, активный антиген которой был разработан исключительно с помощью компьютерного моделирования, была протестирована на людях с чистым профилем безопасности. Продемонстрировав безопасность и взаимодействие с иммунной системой в консервативных областях сарбековирусов, исследование закладывает основу для совершенствования этого подхода и разработки более эффективных и долгосрочных вакцин против коронавируса. 

Источник: https://www.drugdiscoverynews.com/

17.06.2026