ИИ составил вакцины, которые не боятся жары

Вакцины на основе матричной РНК, те самые, что спасли мир от худших сценариев пандемии,  имеют одну неприятную особенность. Молекула мРНК настолько хрупкая, что без специальной жировой оболочки, липидной наночастицы, она разваливается прямо в шприце. Но даже внутри этой оболочки вакцину приходится держать при минус двадцати, а то и минус восьмидесяти градусах. Для удалённой африканской деревни или горного поселения это становится непреодолимым барьером к современным препаратам. Миллионы доз просто не доходят до тех, кому они нужны в первую очередь.

Группа исследователей из MIT под руководством Аны Якленец и Роберта Лангера решила эту задачу, которая годами казалась тупиковой. Они не пытались придумать совершенно новые материалы. Вместо этого подключили к поиску алгоритм, который сам определил, в каких пропорциях смешать уже известные и разрешённые вещества, чтобы получить идеальный защитный кокон для вакцины.

Система, названная AGENT, работает по принципу байесовской оптимизации — это математический метод, который умеет находить оптимум, не перебирая все возможные варианты. Учёные отобрали пять перспективных компонентов из пятидесяти проверенных: сахара, соли, полимеры. Дальше алгоритм предлагал комбинации, люди проверяли их в лаборатории, возвращали результат и цикл повторялся. На шесть итераций ушло около месяца работы. Без ИИ на тот же перебор потребовалось в разы больше времени.

Получившуюся смесь добавили к липидным наночастицам с мРНК, кодирующей антиген коронавируса, а затем препарат обезводили методом вакуумной сушки. Именно удаление воды — ключевой шаг. В сухом виде биологические молекулы перестают разрушаться, а подобранные ИИ компоненты фиксируют структуру наночастиц так, что после растворения они восстанавливают свои свойства.

Результаты превзошли ожидания. При температуре 37 °C вакцина сохранила полную биологическую активность более двух месяцев. При комнатной температуре препарат продержался до года. Мыши, которым ввели хранившуюся при жаре вакцину, дали иммунный ответ, неотличимый от реакции на свежеприготовленный препарат.

До применения на людях еще годы клинических испытаний, и никто не может гарантировать, что результаты совпадут. Но направление обнадёживает, ведь технология не ограничена конкретной вакциной от COVID-19. Липидные наночастицы способны переносить любую мРНК — значит, тот же подход можно применить к будущим вакцинам от гриппа, малярии, онкологических заболеваний.