Новый метод на основе микрочипа ускорит создание вакцин
Капля крови и полтора часа — теперь этого достаточно, чтобы увидеть, как иммунитет борется с вирусами.
Ученые из Scripps Research создали микрочип, который анализирует взаимодействие антител с вирусами — и для этого хватит всего капли крови.
Технология дает исследователям быстрые и точные данные, которые ускорят разработку вакцин и поиск эффективных антител.
Результаты опубликованы в издании Nature Biomedical Engineering.
Теперь мы можем моментально увидеть, как антитела меняются после вакцинации или встречи с вирусом, — говорит Эндрю Уорд, профессор кафедры интегративной структурной и вычислительной биологии Scripps Research. — Раньше это было невозможно ни за такое время, ни с таким малым количеством крови.
Когда человек сталкивается с вирусом или получает прививку, его иммунная система вырабатывает антитела. Одни из них эффективно нейтрализуют патоген, другие — слабее.
Чтобы улучшить вакцины, ученым нужно понимать, какие именно части вируса «цепляют» самые сильные антитела.
Если мы знаем, какие антитела лучше всего защищают от вируса, мы можем создать вакцины, которые будут стимулировать их выработку, — объясняет Ли Сьюолл, аспирант Scripps Research.
В 2018 году лаборатория Уорда разработала метод EMPEM — электронную микроскопию для анализа антител.
Он позволял увидеть, как антитела связываются с вирусом, но требовал много времени и крови.
Во время пандемии COVID-19 нам понадобился более быстрый способ, — рассказывает Альба Торрентс-де ла Пенья, сотрудник Scripps Research. — Мы решили создать
с нуля. что-то
Новая система, mEM, работает так:
- Берут 4 микролитра крови (в 100 раз меньше, чем раньше).
- Кровь пропускают через микрочип, где вирусные белки закреплены на поверхности.
- Антитела прикрепляются к белкам, затем их высвобождают и изучают под микроскопом.
Весь процесс занимает 90 минут.
Ученые проверили mEM на крови людей и мышей, зараженных или привитых от гриппа, SARS-CoV-2 и ВИЧ. Метод не только сработал быстрее, но и оказался точнее — он выявил новые точки связывания антител, которые EMPEM не замечал.
Кроме того, mEM позволил отслеживать, как антитела меняются у одной мыши после вакцинации. «Раньше это было невозможно — EMPEM требовал слишком много крови, — говорит Сьюолл. — Теперь мы можем наблюдать за иммунным ответом в динамике».
Сейчас ученые работают над автоматизацией системы, чтобы анализировать десятки образцов одновременно. В будущем mEM может стать стандартным инструментом для разработки вакцин — от коронавируса до малярии.
Эта технология полезна, когда образцов мало или нужен быстрый результат, — говорит Торрентс-де ла Пенья. — Мы надеемся, что она станет доступнее.
Главное преимущество mEM — скорость и экономия ресурсов. Если раньше на анализ уходила неделя и большой объем крови, теперь достаточно 90 минут и капли. Это критично в трех случаях:
- Пандемии — когда нужно быстро тестировать вакцины.
- Редкие заболевания — где сложно получить много биоматериала.
- Персонализированная медицина — например, подбор терапии для пациентов с иммунодефицитами.
Кроме того, метод выявляет ранее скрытые точки связывания антител — а значит, поможет создать более точные вакцины.
Пока mEM требует электронной микроскопии — дорогого и сложного оборудования. Даже если чип упростит подготовку образцов, сам анализ останется недоступным для большинства лабораторий. Кроме того, метод тестировали только на нескольких вирусах — нужно проверить его универсальность.
Ранее ученые нашли антитела, работающие против любых вариантов COVID-19.
