Исследователи Массачусетского технологического института (MIT) создали ИИ Algorithm-Guided Experimental Design for Lipid Nanoparticle Thermostabilization (AGENT), который значительно повышает термостойкость РНК-вакцин.
Новый состав липидных наночастиц, разработанный с помощью AGENT, защищает РНК от разрушения при длительном хранении вне холодильника. Это позволяет вакцинам сохранять стабильность при комнатной температуре до года и при 37°С — около двух месяцев.
Обычно РНК-вакцины требуют хранения при низких температурах из-за быстрого разрушения молекулы РНК. Для защиты используют липидные наночастицы (ЛНП), которые помогают доставлять РНК в клетки. Однако даже такие вакцины обычно нужно хранить при −20–80°С, что усложняет транспортировку и использование в регионах с плохой холодильной инфраструктурой.
Ученые хотели сделать ЛНП более устойчивыми, подобно тем, что используются в вакцинах Pfizer и Moderna. Они проверили 50 одобренных FDA вспомогательных веществ — сахаров, солей и полимеров. Эти вещества добавляли в ЛНП с мРНК, кодирующей люциферазу — фермент, вызывающий свечение у светлячков. Затем частицы вводили в клетки и по интенсивности свечения оценивали сохранность мРНК. В итоге они выбрали пять наиболее перспективных веществ.
Затем алгоритм рассчитал оптимальные соотношения этих компонентов для стабилизации ЛНП. Исследователи тестировали предложенные формулы в клетках и передавали результаты обратно алгоритму, который уточнял следующий вариант состава. Через несколько циклов они получили формулу, перспективную для испытаний на животных. Весь процесс занял несколько недель.
После этого исследователи упаковали в новые ЛНП мРНК, кодирующую антиген COVID-19, и подвергли препарат вакуумной сушке. Затем его хранили при 37°С в течение двух месяцев или при комнатной температуре в течение года.
Ту же формулу использовали для создания твердых микроигольчатых пластырей с мРНК-антигеном SARS-CoV-2. При нанесении на кожу микроиглы растворяются и высвобождают вакцину. У мышей этот метод вызвал иммунный ответ, сопоставимый с инъекционной РНК-вакциной. Авторы считают, что термостойкие ЛНП могут упростить использование не только вакцин, но и других препаратов на основе РНК.
Работа показала, что алгоритм можно применять к разным составам ЛНП. После подбора стабильного состава для конкретных наночастиц его можно адаптировать для доставки различных типов мРНК.