Группа учёных из разных областей под руководством Вистаровского института, а также при участии Медицинской школы Перельмана при Пенсильванском университете, компаний AstraZeneca и Inovio Pharmaceuticals опубликовала в журнале Nature Medicine важные результаты. Это первое в своём роде клиническое испытание, и оно обнадёживает: исследователям удалось запустить производство антител прямо внутри организма человека.

Работу финансировали оборонные ведомства США — Управление перспективных исследовательских проектов и Объединённая исполнительная программа по химической, биологической, радиологической и ядерной защите. Учёные создали специальные ДНК-кассеты — крошечные генетические конструкции. После введения в организм эти кассеты дают клеткам человека команду производить, собирать и выделять работающие человеческие антитела. Такие антитела остаются в кровотоке больше года. Детальные проверки показали: антитела действуют правильно, цепляются именно за ту мишень (вирус), на которую рассчитаны, и организм их хорошо переносит — это очень важный итог.

Кассеты из ДНК спроектировали так, чтобы они напоминали природные человеческие антитела и по строению, и по сборке. Антитела двух типов обнаружились у всех участников, у кого их вообще можно было оценить. Самая высокая концентрация в сыворотке крови достигала 1,61 микрограмма на миллилитр — это сравнимо с уровнем некоторых уже одобренных FDA лекарств из группы биологических препаратов. У всех добровольцев выработка антител сохранялась все 72 недели наблюдения. Это говорит о том, что новый подход к защите от болезней и их лечению действительно работает.

Дэвид Б. Вайнер, исполнительный вице-президент Вистаровского института, руководитель его Центра вакцин и иммунотерапии, а также старший автор работы, пояснил:

Первые исследования на людях всегда требуют осторожных выводов и строгой проверки. Но тот факт, что биологические антитела долго живут в организме, работают без сбоев у всех добровольцев и при этом не вызывают выработки антител против самих себя, — это важный шаг для всей области биологических препаратов.

FDA и другие регуляторы давно просят найти решения для сложного производства клеточных лекарств. Это исследование показывает: если вводить строго определённые ДНК (а такие ДНК уже используют как затравку для создания клеточных линий в лабораториях), можно пропустить многие этапы и лишние компоненты. Производство переносится прямо в организм — клетки человека сами запускают родной для них биологический процесс.

Обычные антитела или биологические препараты сталкиваются с ограничениями. Они дороги в производстве, хранении и доставке. Их делают в лабораториях с кучей вспомогательных веществ, на одобрение которых уходит много времени. И защита они дают временную — от нескольких недель до нескольких месяцев. Во время пандемии коронавируса это стало особенно заметно: к моменту, когда несколько видов антител разработали, одобрили и доставили, они уже не работали из-за того, что вирус быстро мутировал и уходил от их действия.

В клиническом исследовании, которое возглавил Пабло Тебас (профессор инфекционных болезней в Пенне и ведущий клинический исследователь), участвовали 44 здоровых взрослых. Каждый получил от одной до четырёх доз синтетических плазмид с генетической информацией о двух антителах, нейтрализующих коронавирус. У 39 человек из 39, чьи результаты можно было оценить, нашли следы таких антител, выработанных внутри организма, — даже спустя 72 недели. И ещё один важный момент: антител против самих этих лекарств не обнаружили ни у одного участника за всё время. Это большое преимущество перед другими способами доставки.

Тебас сказал:

Впервые удалось показать, что человеческое тело само превращается в фабрику, которая безопасно и долго производит полноценные работающие антитела. Такой подход может упростить биологическую терапию, снизить расходы и дать защиту тем, кто в ней больше всего нуждается.

В этом исследовании некоторым добровольцам ввели до четырёх доз, всего в группе было больше 200 инъекций, и ни разу не возникло антител против вводимых конструкций. Учёные предполагают, что тут сыграли роль несколько факторов: антитела сконструировали очень близко к нормальным человеческим; в конструкции нет чужеродных белков или других компонентов, которые могли бы разозлить иммунитет; клетки сами ровно вырабатывают антитела; а доставка ДНК-плазмид в мышечные клетки происходит с помощью системы CELLECTRA от компании Inovio — без химических усилителей, без жировых наночастиц и без вирусных векторов. Это лишь предположения, и команда продолжит их проверять.

Особенно такой подход может пригодиться тем, кто не может получать обычные вакцины по разным причинам. Например, людям, пережившим рак, перенёсшим пересадку органов или страдающим некоторыми аутоиммунными заболеваниями. В отчёте говорится, что одной дозы хватило для устойчивой выработки антител. Это удешевляет терапию и улучшает самочувствие пациента за счёт меньшего числа процедур — и убирает расходы на производство и вливание готовых белковых антител.

Тебас также подчеркнул:

Метод в целом переносился хорошо. Большинство побочных эффектов ограничивались лёгкими временными реакциями в месте укола — как при любой внутримышечной инъекции. Это и было главной целью клинического испытания.

Учёный признаёт: выборка была небольшой, наблюдения велись до 72 недель, и они проверили только ограниченный набор вариантов. Но они рады поделиться результатами, чтобы как можно больше специалистов увидели эту работу, и область двигалась вперёд.

Это исследование — пример глубокого сотрудничества, которое давно стало визитной карточкой Вистаровского института для решения сложных биологических задач. Вайнер и Тебас со своими лабораториями годами вместе разрабатывали первые испытания на людях новых ДНК-иммуногенов и вакцин. В этой работе Вистаровский институт предоставил базовую ДНК-платформу. Тебас и Пенн взяли на себя клинический процесс и общение с регуляторами. Обе группы давно сотрудничают с Inovio Pharmaceuticals (эта компания создала систему доставки CELLECTRA и отвечала за производство ДНК-плазмид) и с AstraZeneca (она поделилась своими наработками по дизайну антител и опытом разработки биологических препаратов). Проект получил огромную поддержку и руководство со стороны Управления перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США, которое финансировало эту работу с установкой на практическое внедрение.

Значение этих выводов выходит далеко за рамки коронавируса. Вайнер предполагает, что платформа сможет доставлять долгодействующие лекарства от рака, аутоиммунных болезней и других состояний, для которых сейчас нужно часто ходить в клинику на вливания антител. Особенно она может пригодиться людям с ослабленным иммунитетом, которые плохо отвечают на обычные вакцины, — их собственные клетки начнут производить антитела и дадут длительную защиту. Такой способ доставки подойдёт и для гормональных препаратов длительного действия (например, агонистов GLP-1), и для заместительной терапии при ферментных болезнях, и даже для многокомпонентного редактирования генов при наследственных заболеваниях.

Вайнер считает, что это доказательство принципа во многом укрепляет подходы к доставке биологических препаратов. Команда показала: ДНК-копии антител можно надёжно доставить в человеческие клетки, и те будут производить сложные биологические молекулы с высокой точностью, и организм это хорошо переносит. Простота платформы, возможность масштабирования и независимость от холодильников дают преимущества для равного доступа пациентов к лечению и для доступности терапии.

Для науки это исследование открывает новую дорогу. Раньше мы умели заставлять клетки производить антитела только в пробирке или биореакторе, а потом очищать их и вводить человеку. Теперь оказалось, что можно дать клеткам прямую инструкцию прямо на месте, в теле. Это как если бы вместо готового обеда из ресторана вы получили рецепт и все ингредиенты, и ваша собственная кухня приготовила бы блюдо именно для вас, без посредников. Учёные получили возможность изучать, как долго и стабильно работают такие внутренние «производства», как организм контролирует качество антител, и почему в данном случае не возникает иммунного ответа против самих конструкций. Это стимулирует пересмотреть многие старые представления о доставке биологических лекарств.

Для реальной жизни плюсы могут быть огромными. Представьте человека после пересадки почки, которому нельзя делать живые вакцины, или больного раком с сильно ослабленной иммунной системой. Обычные прививки у них часто не срабатывают, а готовые антитела действуют пару месяцев и стоят бешеных денег. Если одну инъекцию ДНК можно будет сделать раз в год или реже — это меняет жизнь. Не нужно ездить в больницу каждые две-три недели на капельницы, снижается риск заражений при частых визитах, уменьшается нагрузка на больничную систему. Кроме того, такие препараты не обязательно хранить в глубокой заморозке — это критично для сельской местности, для стран с жарким климатом и для быстрой доставки при эпидемиях. В теории, если когда-нибудь появится новый вирус, подобную ДНК-конструкцию можно будет создать и разослать гораздо быстрее, чем налаживать производство готовых антител на заводах.

Главное ограничение работы — очень маленькая выборка и отсутствие оценки реальной защиты от болезни. В исследовании участвовало всего 44 здоровых добровольца, а полноценно оценить выработку антител удалось у 39. Учёные измерили концентрацию антител в крови (в лучшем случае 1,61 мкг/мл) и проверили, что они связываются с вирусом в пробирке. Но мы не знаем, защитила ли такая концентрация людей от заражения коронавирусом в реальной жизни. Для сравнения, при обычной вакцинации или после болезни уровни антител могут быть совсем другими, и порог защиты для разных вариантов вируса различается. Кроме того, исследование проводили до появления многих новых штаммов, которые могли уйти от узнавания именно этими двумя антителами. Без крупных испытаний, где добровольцы будут естественным образом или намеренно контактировать с вирусом, нельзя сказать, работает ли метод как реальная защита. И наконец, авторы сами признают, что наблюдали за участниками всего 72 недели. Хотя выработка антител не угасла, неизвестно, что происходит через два или три года, и не появится ли со временем усталость клеток от постоянной нагрузки.

Ранее ученые открыли универсальные антитела против любых штаммов коронавируса.