Исследователи Массачусетского технологического института (MIT) с помощью алгоритма искусственного интеллекта разработали состав липидных наночастиц, который повышает устойчивость РНК-вакцин к нагреванию. Экспериментальные препараты сохраняли стабильность до года при комнатной температуре и до двух месяцев при температуре около 37 градусов Цельсия. Результаты работы опубликованы в журнале Nature Biotechnology.
РНК-вакцины защищают от разрушения липидные наночастицы, однако обычно такие препараты приходится хранить при температуре от минус 20 до минус 80 градусов Цельсия. Это осложняет их доставку в регионы без необходимой холодильной инфраструктуры. Более термостойкие составы также могут использоваться в пластырях с растворяющимися микроиглами, которые вводят препарат через кожу.
Для поиска подходящей формулы учёные изучили почти 50 вспомогательных веществ, включая сахара, соли и полимеры. Сначала они проверили, насколько каждое из них защищает матричную РНК внутри наночастиц. Затем пять наиболее перспективных компонентов передали алгоритму, который рассчитывал оптимальные соотношения веществ и после каждого раунда экспериментов уточнял следующие варианты.
В итоге подходящий состав удалось выбрать за несколько недель. По словам главного исследователя Института интегративных исследований рака имени Коха при MIT Аны Якленец, алгоритм оказался эффективным даже при небольшом объёме данных: «Настоящая прелесть этого алгоритма в том, что его можно использовать с небольшими наборами данных. Очень трудно провести тысячи экспериментов, поэтому алгоритм позволяет проще получать составы с нужными свойствами — в данном случае со стабильностью».
Полученные наночастицы использовали для упаковки матричной РНК с антигенами коронавируса, после чего препарат высушили вакуумным способом. Образцы хранили два месяца при 37 градусах Цельсия или год при комнатной температуре. У мышей, которым вводили эти вакцины после хранения, иммунный ответ оказался таким же сильным, как у животных, получивших препарат на основе наночастиц, близких к применявшимся в вакцине Moderna.
На основе нового состава учёные также создали твёрдые пластыри с микроиглами для доставки антигена SARS-CoV-2. Они вызвали иммунную реакцию, сопоставимую с результатом инъекционной РНК-вакцинации. Исследователи дополнительно показали, что алгоритм способен повышать термостойкость и других липидных наночастиц, включая вариант, близкий к составу, использованному Pfizer, а разработанный подход может применяться для доставки разных видов матричной РНК; работу частично профинансировал фонд Gates.