РНК-вакцины необходимо хранить при низких температурах, поскольку молекула РНК быстро разрушается. Для ее защиты используют липидные наночастицы (ЛНП), которые также помогают доставлять РНК внутрь клеток. Однако даже такие вакцины обычно требуют хранения при −20–80°С, что усложняет их транспортировку и использование в регионах с недостаточной холодильной инфраструктурой.
Исследователи хотели сделать более устойчивыми ЛНП, близкие по составу к тем, что используются в вакцинах Pfizer и Moderna. Сначала они проверили 50 одобренных FDA вспомогательных веществ — сахаров, солей и полимеров. Каждое вещество добавляли в ЛНП с мРНК, кодирующей люциферазу — фермент, который вызывает свечение у светлячков. Затем частицы вводили в клетки и по интенсивности свечения оценивали, насколько хорошо мРНК сохранила работоспособность. В результате они выбрали пять наиболее перспективных веществ.
Затем алгоритм машинного обучения рассчитывал, в каких соотношениях эти пять компонентов лучше всего смешать, чтобы стабилизировать ЛНП. Исследователи тестировали предложенные формулы в клетках и передавали результаты обратно алгоритму. После каждого раунда он уточнял следующий вариант состава. Через несколько циклов ученые получили формулу, которую сочли достаточно перспективной для испытаний на животных. Весь процесс занял всего несколько недель.
Затем исследователи упаковали в новые ЛНП мРНК, кодирующие антиген COVID-19, и подвергли препарат вакуумной сушке. После этого его хранили при 37°С в течение двух месяцев или при комнатной температуре в течение года.
При введении мышам вакцина вызывала иммунный ответ, сопоставимый с ответом на препарат с ЛНП из оригинальной вакцины Moderna с холодильным хранением.
Ту же формулу ученые использовали для создания твердых микроигольчатых пластырей с мРНК-антигеном SARS-CoV-2. После нанесения на кожу микроиглы растворяются и высвобождают вакцину. У мышей такой способ доставки также вызвал иммунный ответ, сопоставимый с оригинальной инъекционной РНК-вакциной. По мнению исследователей, термостойкие ЛНП могут в будущем упростить использование не только вакцин, но и других препаратов на основе РНК.
Работа также показала, что алгоритм можно применять к другим составам ЛНП, в том числе к формуле, используемой для доставки мРНК-вакцины Pfizer. Исследователи считают, что после подбора стабильного состава для конкретных наночастиц его можно адаптировать для доставки разных типов мРНК.
