ИИ разработал состав мРНК-вакцины, устойчивой к температуре до 37 °C

Исследователи Массачусетского технологического института создали мРНК-вакцину, способную выдерживать высокие температуры. Подбор добавок для липидных наночастиц осуществлялся с использованием алгоритма искусственного интеллекта. После вакуумной сушки препарат сохранял свою активность более двух месяцев при температуре 37 °C, а при комнатной температуре срок хранения достигал одного года. Данную информацию сообщает портал Togliatti24.

Проектом руководили Ана Якленец и Роберт Лангер из Института интегративных исследований рака Коха, к ним присоединились сотрудники Лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта MIT. Главные авторы исследования — Джинби Тянь и Кхань Тран.

Молекулы мРНК быстро разрушаются, поэтому их помещают в липидные наночастицы, которые защищают их и обеспечивают доставку в клетки. Однако даже такая защита чувствительна к температуре, что требует замораживания или постоянного охлаждения препаратов.

Учёные не изменяли принцип доставки, а искали эксципиенты — вспомогательные компоненты, такие как сахара, соли и полимеры, которые помогают наночастицам сохранять стабильность при удалении влаги и хранении в тепле.

Из-за большого количества возможных комбинаций исследователи сначала проверили около 50 веществ, разрешённых в фармацевтике, и выбрали пять наиболее перспективных, после чего алгоритм машинного обучения предложил их соотношения.

Система, названная AGENT — Algorithm-Guided Experimental design for lipid Nanoparticle Thermostabilization, использует байесовскую оптимизацию и требует небольшого объёма данных: несколько вариантов проверялись, а результаты возвращались алгоритму для нового цикла поиска. Оптимизация заняла шесть итераций и около месяца.

Сухое состояние препарата достигали вакуумной сушкой. Устойчивость обеспечивается сочетанием подобранных добавок и удаления воды, а не свойствами жидкой вакцины.

Для проверки в наночастицы упаковали мРНК с антигеном SARS-CoV-2. Сухой препарат растворяли и вводили животным. Формуляции, которые хранились при 37 °C более двух месяцев, почти не теряли биологическую активность: у животных образовывались специфические антитела и В-клеточный ответ, сопоставимый с реакцией на свежую вакцину.

Стабилизированный препарат был преобразован в растворимые пластыри с микроиглами. После нанесения на кожу иглы растворяются и высвобождают наночастицы. У животных этот метод обеспечил иммунный ответ на уровне обычной внутримышечной инъекции. В препринте упоминаются эксперименты на грызунах и нечеловекообразных приматах.

Похожие решения известны давно: в 2023 году та же группа MIT продемонстрировала мРНК-вакцину в микроигольном пластыре, стабильную не менее шести месяцев при комнатной температуре. Главное отличие нового подхода — алгоритм, который быстро находит стабилизирующий состав, а также его применимость к наночастицам, аналогичным препаратам Moderna и Pfizer-BioNTech.

Эта технология может снизить зависимость мРНК-препаратов от холодовой цепи, что особенно важно в условиях, где хранение вакцин в холоде затруднено, а также для новых методов введения, таких как микроигольные пластыри.

На данный момент речь идет о доклинических испытаниях. Новая композиция ещё не была введена людям в качестве вакцины, а лабораторная стабильность не заменяет требований по производству, безопасности и срокам хранения.

Тем не менее работа демонстрирует, что искусственный интеллект может быть полезен не только для создания лекарственных молекул, но и для поиска их оптимального физико-химического состава. Алгоритм направляет эксперименты к перспективным комбинациям, что позволяет избежать многомесячного перебора десятков рецептур.