ИИ подобрал состав мРНК-вакцины, стойкой к нагреву до 37 °C
Специалисты Массачусетского технологического института научили мРНК-вакцины переносить жару. Подбор добавок для липидных наночастиц выполнил алгоритм искусственного интеллекта. Об этом пишет сайт Новая Наука.
После вакуумной сушки препарат оставался активным свыше двух месяцев при 37 °C. В условиях комнатной температуры срок хранения доходил до года.
Работой руководили Ана Якленец и Роберт Лангер из Института интегративных исследований рака Коха. К проекту подключились сотрудники Лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта MIT. Главные авторы — Джинби Тянь и Кхань Тран.
Сама мРНК разрушается быстро, поэтому её прячут внутри липидных наночастиц: те оберегают молекулу и доставляют её в клетки. Но даже такая защита чувствительна к температуре, из-за чего часть препаратов приходится замораживать или постоянно охлаждать.
Учёные не стали менять принцип доставки. Вместо этого они искали эксципиенты — вспомогательные компоненты вроде сахаров, солей и полимеров, которые помогают наночастицам пережить удаление влаги и хранение в тепле.
Комбинаций слишком много, чтобы перебирать их вручную. Сначала исследователи проверили порядка 50 веществ, разрешённых в фармацевтике, отобрали пять самых перспективных, а дальше алгоритм машинного обучения предлагал их соотношения.
Система получила имя AGENT — Algorithm-Guided Experimental design for lipid Nanoparticle Thermostabilization. Она опирается на байесовскую оптимизацию и обходится небольшим объёмом данных: несколько вариантов проверяли, результаты возвращали алгоритму и запускали новый цикл поиска. Оптимизация заняла шесть итераций, примерно месяц.
Сухое состояние получали вакуумной сушкой. Устойчивость даёт сочетание подобранных добавок и удаления воды, а не свойства жидкой вакцины.
Для проверки в наночастицы упаковали мРНК с антигеном SARS-CoV-2. Сухой препарат растворяли заново и вводили животным. Формуляции, пролежавшие при 37 °C дольше двух месяцев, почти не потеряли биологическую активность: у животных появлялись специфические антитела и В-клеточный ответ, сравнимый с реакцией на свежую вакцину.
Стабилизированный препарат превратили в растворимые пластыри с микроиглами. После нанесения на кожу иглы растворяются и выпускают наночастицы. У животных такой способ дал иммунный ответ на уровне обычной внутримышечной инъекции. В препринте упомянуты опыты на грызунах и нечеловекообразных приматах.
Похожие решения известны давно: в 2023 году та же группа MIT показала мРНК-вакцину в микроигольном пластыре, стабильную не меньше шести месяцев при комнатной температуре. Отличие нового подхода — алгоритм, который быстро находит стабилизирующий состав, а также применимость к наночастицам, близким по составу к препаратам Moderna и Pfizer-BioNTech.
Технология способна ослабить зависимость мРНК-препаратов от холодовой цепи. Особенно это важно там, где хранить вакцины на холоде сложно, и для новых способов введения вроде микроигольных пластырей.
Пока речь о доклинических экспериментах. Готовой вакциной новую композицию людям не вводили, а лабораторная стабильность не заменяет требований по производству, безопасности и срокам хранения.
Тем не менее работа показывает: искусственный интеллект годится не только для создания лекарственных молекул, но и для поиска их оптимального физико-химического состава. Алгоритм ведёт эксперименты к перспективным комбинациям вместо многомесячного перебора десятков рецептур.
