Лейшманиоз – паразитарная инфекция, передающаяся через укус песчаной мухи. Используя революционную технологию редактирования генов CRISPR-cas9, исследователи из Японии, Бразилии, Канады и США изменили ДНК паразита, чтобы создать живую аттенуированную вакцину.
В случае одобрения вакцина станет первой вакциной для борьбы с паразитами.
«Вспышки лихорадки Эбола и Зика показывают, как так называемые« забытые »тропические болезни могут быстро превратиться в глобальные проблемы общественного здравоохранения», – говорит главный исследователь Абхай Сатоскар, доктор медицинских наук, микробиолог из Медицинского центра Векснера и Центра микробиологии Университета штата Огайо. Биология интерфейса. "Эта вакцина, которую разрабатывали более двадцати лет, могла бы дать нам возможность остановить заражение лейшманией до того, как они начнутся, и предотвратить глобальное распространение, которое мы наблюдали с другими заболеваниями."
Паразитические простейшие обычно вызывают обезображивающие кожные инфекции, но также могут незаметно скрываться в кровотоке, скрываться в иммунных клетках и оседать в селезенке, печени и костном мозге, что часто приводит к летальному исходу.
Из двух миллионов человек, которые заражаются каждый год, 50 000 умрут. Современные методы лечения имеют токсические побочные эффекты и дороги, что затрудняет эффективную борьбу с лейшманиозом в общинах с ограниченными ресурсами.
Паразит также начал вырабатывать устойчивость к лечению.
Хотя лейшманиоз в основном встречается в развивающихся странах Азии, Ближнего Востока, Центральной и Южной Америки, случаи заболевания начали появляться вдоль южной границы США и в Пуэрто-Рико. Тысячи солдат из "Бури в пустыне" и других ближневосточных военных кампаний вернулись с болезнью.
За спорадическими вспышками в собачьих будках по всей территории Соединенных Штатов (паразит легко передается от животных к человеку) также пристально наблюдают эксперты в области общественного здравоохранения.
"Песчаная муха здесь.
Миллионы людей ежегодно путешествуют в районы с лейшманиозом, и 90% из тех, кто инфицирован висцеральной формой инфекции, не имеют никаких симптомов », – говорит соисследователь Хира Нахаси, доктор философии, исследователь из Управления по контролю за продуктами и лекарствами США. Администрация (FDA), которая десятилетиями изучала лейшманиоз, чтобы сохранить кровоснабжение страны без паразитов. "Болезни не признают границ. Либо мы можем остановить лейшманиоз до того, как он появится, либо мы можем попытаться справиться с ним после.
Мы надеемся, что эта вакцина даст нам хорошее начало."
Народное лекарство вдохновляет на вакцину
Идея о том, что можно разработать вакцину от лейшманиоза, не нова. На протяжении сотен лет сельские общины наблюдали, что люди с кожными инфекциями лейшманиоза (которые обычно не требуют медицинского вмешательства) с меньшей вероятностью заразятся смертельной висцеральной формой паразита. В некоторых культурах был принят грубый метод вакцинации, при котором здоровые дети намеренно подвергались воздействию гноя из язв для установления иммунитета – традиция, которая перешла в наше время.
«Процесс лейшманизации, практикуемый в этих деревнях, дал нам идею о возможности вакцины, но мы также хотели по-настоящему понять, как и почему развивается эта иммунная память», – говорит Сатоскар.
В качестве одного из первых шагов команда создала первую животную модель висцерального лейшманиоза с использованием естественного способа заражения через укус инфицированной песчаной мухи. Ранее лаборатория Нахаси в FDA сделала важное открытие, что рост лейшманий зависит от производства белка, называемого центрином, в амастиготной форме паразита, который отвечает за инфекционность. Когда ген, запускающий выработку центрина, удаляется, паразит не может развиваться и выводится из иммунных клеток в течение нескольких недель.
Кроме того, лаборатория Нахаси успешно удалила ген центрина из смертоносного штамма Leishmania и использовала его для создания живой ослабленной вакцины, которая в конечном итоге защитила собак, хомяков и мышей от смертельного висцерального типа лейшманиоза. Группа вместе с доктором. Лаборатория Сатоскара показала, что эта живая аттенуированная вакцина также обеспечивает перекрестную защиту от двух других типов лейшмании, вызывающих несмертельные кожные инфекции. Недавно канадский член исследовательской группы удалил ген центрина из лейшманий, вызывающих несмертельные кожные инфекции, с помощью технологии редактирования генов CRISPR-Cas9 и показал, что они не вызывают кожных инфекций у мышей.
Живые аттенуированные вакцины сопряжены с рисками, в которых используется ослабленная версия патогена, чтобы вызвать иммунный ответ, не вызывая полномасштабного заболевания. Но исследователи уверены, что вакцина на основе измененных паразитов лейшманиоза может присоединиться к линии успешных живых ослабленных вакцин, которые использовались для борьбы с желтой лихорадкой, полиомиелитом, краснухой, корью, эпидемическим паротитом и оспой.
«Межфункциональный опыт команды в области иммунологии, микробиологии, паразитологии и генетики наряду с глубоким пониманием методов производства вакцин означает, что мы создаем не просто вакцину, которая работает, но и все тесты на биомаркеры, необходимые для обеспечения ее безопасности и эффективности, "говорит Нахаси.
Команда уже определила производителя в Индии, который может производить живую аттенуированную вакцину и соответствует производственным стандартам FDA.
На Индию приходится около 80% мирового бремени лейшманиоза.
«Одно дело создать вакцину в стерильной академической лаборатории», – говорит Сатоскар. «Когда мы можем делать это успешно в районах с ограниченными ресурсами, это помогает обеспечить больший доступ для людей, которые в этом больше всего нуждаются»,
Ключ от укуса песчаной мухи
Вакцина предназначена не только для животных моделей, но и для того, чтобы быть эффективной против естественной инфекции, вызванной укусами песчаных мух. Предыдущие исследования показали, что слюна песчаных мух содержит белок, замедляющий иммунную систему человека, что дает паразиту больше шансов на выживание.
Многие исследования до сих пор просто запускают инфекцию, вводя паразита через внутривенную инъекцию (IV), но этот метод не измеряет потенциальное иммунное воздействие слюны песчаной мухи.
За последние несколько лет команда впервые разработала процедуры, имитирующие укус песчаной мухи, чтобы лучше понять роль слюны в формировании иммунного ответа и, что важно, антител против будущей инфекции.
В исследовании, недавно опубликованном в журнале PLoS Neglected Tropical Diseases, команда обнаружила, что вакцина, дополненная белком слюны, доставляемым через кожу, обеспечивает лучший иммунитет против висцерального лейшманиоза, чем только вакцина или только белок слюны.
"Недостаточно просто найти действенную вакцину.
Мы хотим знать точные механизмы, которые создают иммунитет, как и почему », – говорит Сатоскар. "Это увеличивает нашу вероятность разработки безопасной и эффективной вакцины и диагностических средств, необходимых для измерения и того, и другого."
Команда ожидает, что испытания вакцины на людях начнутся в течение следующих пяти лет.
Помимо Сатоскара и Нахаси, в глобальную исследовательскую группу входят Синдзиро Хамано, доктор философии, Институт тропической медицины Университета Нагасаки; Грег Матлашевски, доктор философии, Университет Макгилла, Монреаль; и Хесус Валенсуэла, доктор философии, Национальный институт аллергии и инфекционных заболеваний, Национальные институты здравоохранения.
В совокупности они опубликовали более 50 статей о лейшманиозе за последние 20 лет.