Международная группа ученых, используя возможности искусственного интеллекта, сделала важный шаг к разработке более эффективных средств защиты от вируса оспы обезьян (MPXV). Этот вирус способен вызывать сильную боль и, в тяжелых случаях, приводить к смерти, особенно угрожая детям, беременным женщинам и людям с ослабленным иммунитетом. В новом исследовании, опубликованном в журнале Science Translational Medicine, специалисты сообщили, что мыши вырабатывали мощные нейтрализующие антитела после введения им поверхностного белка вируса, который был идентифицирован с помощью ИИ. Эти результаты указывают на перспективное направление для будущих вакцин или методов лечения оспой обезьян.
В 2022 году оспа обезьян распространилась по многим странам, заразив более 150 000 человек. Заболевание сопровождалось гриппоподобными симптомами, сыпью и поражениями кожи, и почти 500 человек скончались. Для защиты наиболее уязвимых групп населения медицинские работники полагались на вакцины против натуральной оспы, однако эти препараты дороги и сложны в производстве, поскольку используют ослабленный вирус целиком.
«В отличие от цельновирусной вакцины, которая крупная и сложная в производстве, наше новшество сводится всего лишь к одному белку, который легко изготовить», – объясняет Джейсон Маклеллан, профессор молекулярных бионаук из Техасского университета в Остине и один из ведущих авторов исследования.
Соавторы исследования, Рино Раппуоли и Эмануэле Андреано из Фонда биотехнологий Сиены в Италии, ранее выявили 12 антител, способных нейтрализовать MPXV. Их обнаружили в крови людей, переболевших вирусом или прошедших вакцинацию. Несмотря на то что наличие антител было очевидным, ученые не знали, против каких именно частей вируса они направлены. Вирус оспы обезьян имеет множество различных белков на своей поверхности, и как минимум один из них играет ключевую роль в распространении инфекции. Некоторые из недавно обнаруженных антител, как было установлено, влияют на этот процесс, но какой именно поверхностный белок является мишенью, оставалось загадкой. Для разработки новых методов лечения или вакцин требовалось точно определить связку между антителом и вирусным белком – ключевой особенностью вируса, известной как антиген.
Для решения этой задачи команда Маклеллана применила модель AlphaFold 3 для прогнозирования, какой из примерно 35 поверхностных белков вируса, скорее всего, будет прочно связываться с антителами, полученными от пациентов. Модель с высокой степенью уверенности указала на белок под названием OPG153, и последующие лабораторные испытания подтвердили это предсказание. Данное открытие говорит о том, что OPG153 может стать ценной мишенью для разработки методов терапии на основе антител или для создания нового типа вакцины, активирующей иммунную систему для борьбы с оспой обезьян.
«Без ИИ на поиск этой мишени ушли бы годы», – отметил Маклеллан, возглавляющий также Техас Биолоджикс, исследовательскую группу Техасского университета в Остине, специализирующуюся на терапевтических инновациях. «Это было по-настоящему захватывающе, потому что никто прежде не рассматривал его в качестве цели для разработки вакцин или антител. Никогда ранее не было показано, что именно он является мишенью для нейтрализующих антител».
Поскольку MPXV тесно связан с вирусом, вызывающим натуральную оспу, это открытие может способствовать созданию улучшенных вакцин или методов лечения и для натуральной оспы – болезни, вызывающей озабоченность из-за ее высокой заразности и смертности.
Сейчас команда ученых работает над усовершенствованием вариантов антигена и антител, которые могли бы быть более эффективными, менее затратными и простыми в производстве по сравнению с существующими подходами, использующими ослабленные поксвирусы. Их долгосрочная цель – тестирование этих антигенов вакцин против оспы обезьян и натуральной оспы, а также антительных препаратов на людях. Маклеллан называет их стратегию «обратной вакцинологией». «Мы начали с людей, переживших заражение вирусом оспы обезьян, выделили антитела, которые они выработали естественным образом, и пошли в обратном направлении, чтобы найти ту часть вируса, которая действовала как антиген для этих антител. Затем мы модифицировали антиген, чтобы вызвать выработку подобных антител у мышей», – пояснил Маклеллан.
Техасский университет в Остине подал патентную заявку на использование OPG153 (и его производных) в качестве вакцинного антигена. Фонд биотехнологий Сиены подал патентную заявку на антитела, нацеленные на OPG153. В числе других сотрудников Техасского университета в Остине, внесших вклад в работу, – Эмили Рандлет, Лин Чжоу и Коннор Маллинс.
