Создана платформа портативного производства конъюгированных вакцин

В издании «Science Advanced» опубликована статья ученых из университетов США, создавших iVAX — бесклеточную платформу для портативного, масштабируемого производства защитных конъюгированных вакцин по требованию (Stark J.C. et al., 2021). iVAX представляет собой платформенную технологию для быстрой разработки и независимого от холодовой цепи биопроизводства конъюгированных вакцин в местах оказания медицинской помощи. Исследователи сумели произвести разовую дозу за 1 ч, что стоило около 5 дол. США за каждую. Исследователи иммунизировали мышей и подвергли их потенциально смертельному воздействию возбудителя туляремии — Francisella tularensis. Все вакцинированные мыши выжили. «Мы разрабатываем этот метод для производства лекарств для пациентов c бактериальными инфекциями по запросу, но мы могли бы расширить платформу для других лекарств, включая вирусные вакцины или инсулин», — пояснил Майкл Джуэтт (Michael Jewett), соавтор исследования.

Чтобы создать бесклеточную систему, исследователи удаляют клеточную стенку и собирают молекулярные механизмы клетки. Затем они помещают получившуюся конструкцию в пробирку и сушат вымораживанием. Добавление воды активирует бесклеточную систему, превращая ее в катализатор для создания лекарства. При этом уникальный для патогена полисахарид прикрепляется к белку-носителю, который стимулирует иммунную систему.

Конъюгированные вакцины являются одним из наиболее безопасных и эффективных методов профилактики бактериальных инфекций, но их развитие и распространение ограничены текущими производственными подходами. Несмотря на доказанную безопасность и эффективность, глобальные показатели вакцинации детей конъюгированными вакцинами остаются на уровне около 30%. Платформа iVAX устраняет эти ограничения и является первым, насколько нам известно, примером эффективного синтеза гликопротеиновых продуктов на децентрализованной производственной платформе. Как отмечено в публикации, применение iVAX может снизить стоимость 1 дозы вакцины примерно до 6 дол. Для сравнения: стоимость одной дозы конъюгированной вакцины для Центров по контролю и профилактике заболеваний (Centers for Disease Control and Prevention — CDC) колеблется в диапазоне от 10,02 дол. (за дозу вакцины против H. influenzae — ActHIB) до 128,6 дол. для вакцины против менингококковой инфекции группы В — Bexsero и 150,83 дол. — пневмококковой 13-валентной вакцины Prevnar 13 соответственно (CDC, 2021).

В статье авторы показали, что при помощи iVAX — платформы бесклеточного синтеза конъюгированных вакцин in vitro, продукты могут быть детоксифицированы для обеспечения безопасности конъюгатов, лиофилизированы для независимого от холодовой цепи распространения и реактивированы простым добавлением воды.

Основные характеристики платформы iVAX, которые, по мнению исследователей, удалось воплотить в разработке, следующие:

• работает быстро и может производить несколько доз конъюгированной вакцины за 1 ч;
• надежна и дает эквивалентные количества конъюгата в широком диапазоне рабочих температур;
• является модульной, предоставляя возможность быстрой смены белков-носителей, включая те, которые используются с конъюгированными полисахаридными антигенами;
• обеспечивает продукт, являющийся стабильным при хранении.

Реализуемый платформой бесклеточный синтез белка (Cell-free protein synthesis — CFPS) предоставляет возможности для обеспечения децентрализованного, независимого от холодовой цепи биопроизводства с использованием клеточных лизатов, а не живых клеток, для синтеза белков in vitro. Платформы CFPS:

• позволяют производить протеин в местах оказания медицинской помощи, поскольку соответствующие его количества могут быть синтезированы in vitro в течение нескольких часов;
• полученные продукты могут быть высушены вымораживанием и восстановлены путем простого добавления воды;
• обеспечивают избегание проблем биобезопасности, связанных с использованием живых клеток вне контролируемых лабораторных условий.

CFPS недавно использовался для обеспечения портативного производства вакцин на основе агликозилированных белковых субъединиц по требованию. Авторы имеют в виду бесклеточную с последующей лиофилизацией (freeze-dried, cell-free — FD-CF) экспрессию на бумаге противомикробных пептидов (ингибирующих, в частности, E. Coli) и вакцин (антигенов ботулина, сибирской язвы, дифтерии) (Pardee K. et al., 2016) и трансляцию in vitro белков (His-меченного гранулоцитарно-колониестимулирующего фактора, эритропоэтина, глюкозосвязывающего белка и дифтерийного анатоксина DT5) с рибосомной ДНК при непрерывной очистке (Adiga R. et al., 2018). Однако производство эффективных гликопротеиновых продуктов, которые составляют около 70% одобренных терапевтических средств (Sethuraman N., Stadheim T. A., 2006), на децентрализованных платформах биопроизводства еще не продемонстрировано. В результате сохраняется потребность в дополнительных технологиях, позволяющих децентрализовать производство гликозилированных белковых продуктов, включая конъюгированные вакцины.

Создатели iVAX, как указано в публикации, получили гранты от Национального научного фонда (National Science Foundation), ряда благотворительных организаций и Агентства по снижению оборонной угрозы (Defense Threat Reduction Agency). Они испытали платформу для создания ряда вакцин-кандидатов, направленных против различных бактериальных патогенов, в том числе высоковирулентных: возбудителя туляремии Francisella tularensis subsp. tularensis (тип A), энтеротоксигенной (E. coli O78) и уропатогенной кишечной палочки (E. coli O7). По мнению авторов публикации, платформа iVAX предлагает новый способ предоставления защитных преимуществ важного класса антибактериальных вакцин как развитым, так и развивающимся странам.

Список использованной литературы

Adiga R., Al-adhami M., Andar A. et al. (2018) Point-of-care production of therapeutic proteins of good-manufacturing-practice quality. Nat. Biomed. Eng. 2, 675–686.

Centers for Disease Control and Prevention, CDC Vaccine Price List. Centers for Disease Control and Prevention — CDC, 2021, https://www.cdc.gov/vaccines/programs/vfc/awardees/vaccine-management/price-list/index.html.

Pardee K., Slomovic S., Nguyen P.Q. et al. (2016) Portable, on-demand biomolecular manufacturing. Cell, 167, 248–259.e12.

Sethuraman N., Stadheim T.A. (2006) Challenges in therapeutic glycoprotein production. Curr. Opin. Biotechnol, 17, 341–346 .

Stark J.C., Jaroentomeechai T., Moeller T.D. et al. (2021) On-demand biomanufacturing of protective conjugate vaccines. Sci Adv. Feb 3; 7(6): eabe9444. doi: 10.1126/sciadv.abe9444. PMID: 33536221; PMCID: PMC7857678.

По материалам www.science.org; www.cell.com; www.mccormick.northwestern.edu

Бажаєте завжди бути в курсі останніх новин фармацевтичної галузі?
Тоді підписуйтесь на «Щотижневик АПТЕКА» в соціальних мережах!