Исследователи Массачусетского технологического института (MIT) с помощью алгоритма искусственного интеллекта создали состав липидных наночастиц, который повышает устойчивость РНК-вакцин к нагреванию. Разработанные препараты сохраняли стабильность до года при комнатной температуре и до двух месяцев при температуре около 37 градусов Цельсия. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Biotechnology.
РНК защищают от разрушения с помощью липидных наночастиц, одновременно обеспечивающих доставку молекул в клетки. Однако вакцины на основе таких частиц обычно приходится хранить при температуре от -20 до -80 градусов Цельсия, что осложняет их транспортировку в регионы без холодильной инфраструктуры. Более термостойкие составы могут упростить распространение препаратов и сделать возможным их применение в пластырях с растворяющимися микроиглами.
Для поиска подходящей формулы учёные проверили почти 50 вспомогательных веществ, включая сахара, соли и полимеры. Сначала они оценивали, насколько каждое вещество защищает матричную РНК в составе наночастиц, доставляющих в клетки ген люциферазы светлячка. Затем пять наиболее перспективных компонентов передали алгоритму, который рассчитывал оптимальные соотношения и уточнял прогнозы после каждой серии экспериментов.
Такой подход позволил выбрать рабочий состав всего за несколько недель. Ранее команда несколько месяцев перебирала различные комбинации, но не могла добиться полной стабильности. «Главное преимущество этого алгоритма в том, что его можно использовать с небольшими наборами данных», — сказала Ана Якленец, главный исследователь Института интегративных исследований рака имени Коха при MIT.
Полученные наночастицы загрузили матричной РНК с антигенами коронавируса, а затем обезвожили методом вакуумной сушки. После хранения при 37 градусах Цельсия в течение двух месяцев или при комнатной температуре на протяжении года вакцины вызвали у мышей такой же сильный иммунный ответ, как и препараты на основе наночастиц, близких к исходной формуле вакцины Moderna. На их основе также изготовили твёрдые пластыри с микроиглами для доставки антигена SARS-CoV-2, которые дали сопоставимый иммунный эффект.
Алгоритм позволил стабилизировать и другой состав липидных наночастиц — аналогичный применяемому в вакцине Pfizer, но с иным соотношением тех же вспомогательных веществ. По словам авторов, после создания термостойкой формулы её можно адаптировать для доставки различных вариантов матричной РНК, а также использовать в терапевтических системах и платформах контролируемого высвобождения лекарств. Исследование частично профинансировал фонд Gates.