Из листьев растений возможно синтезировать белки для назальных вакцин
Российскими учеными из ФИЦ Биотехнологии РАН удалось соединить участок «шипа» коронавируса и молекулу из жгутика сальмонеллы для получения усиленной вакцины от SARS-CoV-2. Производить такой «собранный из запчастей» белок исследователи научились в клетках растений, сообщает пресс–центр ФИЦ.
Известно, что вакцины с RBD (receptor-binding domain) и другие препараты того же типа учат иммунитет точно распознавать цель, но им часто нужны добавки (адъюванты) для усиления реакция на вторжение. Один из вариантов — присоединить участок-антиген к белку жгутика бактерий (флагеллину), в котором сразу же распознает врага рецептор врожденного иммунитета TLR5. Этот адъювант уже успешно применяется, например, в прививках от гриппа типа A. Исследователи ФИЦ Биотехнологии РАН научились производить белок, в котором RBD соединен с флагеллином, в растительных клетках.
«Биотехнологии позволяют синтезировать белки-антигены для вакцин в клетках млекопитающих, бактерий, дрожжей, растений и других организмов. Мы вставили в вирусный вектор pEff последовательность из белка SARS-CoV-2 и последовательность флагеллина бактерии Salmonella typhimurium, и заразили им растение Nicotiana benthamiana, которое относится к роду Табак. Создавая свои копии, pEff заставляет клетки растений производить нужные нам белки в большом количестве. При помощи этого вектора авторам предыдущих исследований удавалось получить до 1 миллиграмма зеленого флуоресцентного белка с каждого грамма свежих листьев всего за несколько дней», — комментирует исследование один из авторов научной статьи Евгения Марданова, старший научный сотрудник лаборатории систем молекулярного клонирования ФИЦ Биотехнологии РАН.
Как сообщают ученые, в качестве продуцентов используют трансгенные растения, но у этой технологии есть недостатки: обычно такие растения синтезируют мало белка, а их получение может занимать несколько месяцев. Выделять итоговый продукт из растительных клеток и очищать его от побочных продуктов довольно дорого. Но если использовать вирусные векторы, в которые вставлен ген нужного белка, и заражать ими обычные нетрансгенные растения, то можно в течение недели получить до 5 мг закодированного в векторе белка с каждого грамма листьев.
Биотехнологи выбрали фрагмент RBD с 319 по 524 аминокислоту и присоединили к нему флагеллин, полученный от сальмонеллы. Эту конструкцию вставили в вектор pEff — безвредный для человека вирус мозаики картофеля. Затем ученые позволили бактерии Agrobacterium tumefaciens «заглотить» вирусный вектор. Эти микроорганизмы и заразили вирусом клетки растений. Для контроля ученые использовали только флагеллин (без участка RBD). Четыре дня спустя, когда уровень необходимого белка достиг пика, исследователи собрали листья растений. Растения — продуценты смогли наработать рекомбинантный белок в количестве 110–140 микрограмм на грамм.
«Мы продемонстрировали, что с помощью вектора pEff растения могут производить до 100 микрограмм нужного нам рекомбинантного белка на грамм биомассы. Этот белок может стать основой новых вакцин от коронавирусной инфекции, которые можно закапывать в нос. Благодаря адъюватному действию флагеллина, такие вакцины должны вызывать как местную иммунную реакцию, так и иммунный ответ всего организма. Мы надеемся, что такой подход позволит сделать производство препаратов дешевле, а сами прививки станут удобнее, быстрее и проще», — рассказал про научную работу Николай Равин, заведующий лаборатории систем молекулярного клонирования ФИЦ Биотехнологии РАН.
Отмечается, что новая вакцина эффективнее всего будет работать, если ее закапывать в нос. Данное исследование проводится в рамках деятельности научного центра мирового уровня «Агротехнологии будущего». Статья об исследовании опубликована на страницах журнала Plants.