MIT разработал термостойкую формулу для мРНК-вакцин
Инженеры MIT разработали формулу липидных наночастиц для доставки мРНК-вакцин, которая после вакуумной сушки сохраняла стабильность до года при комнатной температуре и два месяца при 37 °C. В опытах на мышах вакцина с антигенами Covid-19 вызывала иммунный ответ, сопоставимый с препаратом на частицах, близких к исходной формуле Moderna.
Подход призван решить одну из практических проблем мРНК-препаратов: обычно такие вакцины требуют хранения при температуре от −20 до −80 °C. Это усложняет перевозку и применение там, где нет инфраструктуры для холодовой цепи.
Как ИИ подобрал состав
мРНК — хрупкая молекула, поэтому её упаковывают в липидные наночастицы, которые защищают груз от деградации и помогают ему попасть в клетки. Исследователи MIT искали способ повысить термостойкость составов, близких к одобренным FDA формулам вакцин Moderna и Pfizer.
Команда совместно с лабораторией CSAIL создала алгоритм машинного обучения, работающий на небольших наборах данных. Сначала учёные оценили почти 50 вспомогательных веществ, одобренных FDA: сахаров, солей и полимеров. Защиту мРНК проверяли по свечению клеток после доставки последовательности, кодирующей люциферазу светлячка.
Затем были выбраны пять наиболее перспективных компонентов. Алгоритм предлагал их соотношения, исследователи тестировали по две формулы за раунд и возвращали результаты в модель. После нескольких циклов была отобрана композиция для испытаний на животных; весь процесс занял несколько недель. До внедрения алгоритма команда месяцами перебирала комбинации без достижения полной стабильности.
Проверка хранения и микроигольных пластырей
Для испытания полученную формулу использовали с мРНК-антигенами Covid-19 и высушивали в вакууме. Частицы хранили два месяца при 37 °C либо год при комнатной температуре. После такого хранения вакцинация мышей дала иммунный ответ того же уровня, что и вариант на липидных наночастицах, похожих на оригинальную формулу Moderna.
Эту же термостойкую формулу применили в твёрдых микроигольных пластырях с антигеном SARS-CoV-2. Пластыри содержат множество микроигл, которые растворяются на коже и высвобождают вакцину. В эксперименте они сформировали иммунный ответ, сходный с ответом на инъекционные РНК-вакцины.
Что это означает для разработки препаратов
Авторы также показали применимость алгоритма к другой липидной формуле, похожей на используемую Pfizer: в ней задействованы те же вспомогательные вещества, но в иных пропорциях. По словам исследователей, после создания термостойкой версии конкретной наночастицы её можно адаптировать под разные мРНК-грузы.
Для фармацевтических команд работа MIT показывает практический сценарий применения ИИ в разработке: модель не заменяет лабораторную проверку, но помогает сузить число вариантов рецептуры до испытаний в клетках и на животных. Ключевым следующим этапом для таких решений остаётся подтверждение результатов в исследованиях, необходимых для применения у людей.