効果的なワクチンは、Covid-19のパンデミックのコースを劇的に変化させ、病気を防ぎ、病気の重症度を軽減し、数百万人の命を救いました。
しかし、5年後、SARS-COV-2は依然として循環しており、その過程で、それらから保護するために最新のワクチンを必要とする新しいバリアントに進化しています。
しかし、新しいワクチンの設計、製造、配布には時間がかかります。これは重要な疑問を提起します。科学者は、まだ発生していないウイルスのバージョンのワクチンをどのように作成できますか？
5月8日に説明されている新しいモデル 免疫、 ウイルスに関する進化的、生物学的、および構造的な情報を使用して、病原体が変異するときに発生する可能性が高い表面タンパク質を予測および設計します。研究者は、EVE-VAXをSARS-COV-2に順応させ、同様の免疫応答をCovid-19パンデミック中に進化した実際のタンパク質として誘発するウイルスタンパク質を設計しました。
連邦政府の資金調達によって部分的にサポートされていたこの研究は、このモデルがウイルスの将来の進化に関する貴重な情報を提供し、ワクチンの将来の保護を評価するために「デザイナー」タンパク質のパネルを作成するために使用できることを示唆しています。研究者は、このモデルが最終的に科学者がより良いワクチンを開発して、急速に変異するウイルスによって引き起こされるウイルスの発生やパンデミックと戦うのに役立つことを望んでいます。
HMSのマークスラボのワクチン設計グループの予測モデリングの科学的リードである第一著者のヌール・ユーセフは、次のように述べています。
イブの進化
10年以上前、HMSのBlavatnik Instituteのシステム生物学教授であるDebora Marksの共同著者であるDebora Marksは、タンパク質の構造と機能について予測するために何百万年もの進化的遺伝情報を使用できるかどうかを調査し始めました。
2021年の論文で、研究者は、このアイデアに基づいて作成したAIモデルについて説明しました。 EVE（バリアント効果の進化モデル）と呼ばれるモデルは、種間の大規模な進化データを使用して、タンパク質が機能するかどうかを予測します。人間に適用されると、イブは遺伝子変異体を良性または病気の原因として解釈することができました。
Covid-19のパンデミックが展開するにつれて、マークスと彼女のチームは、ウイルスの行動を予測するためにモデルを適応させました。
彼らは、ウイルスタンパク質にイブのタンパク質予測の力を適用したEvescapeを構築しました。 2023年の紙の中で、科学者たちは、Covid-19パンデミックの開始時にエブスケープが存在していた場合、最も頻繁なSARS-COV-2変異を予測し、ヒト感染症にスパイクを引き起こす可能性が最も高い最大の懸念のバリアントを発見したことを示しました。
Evescapeの成功により、研究者は、彼らのモデルがSARS-Cov-2などの急速に進化するウイルスの将来の進化を予測できるかどうか疑問に思うようになりました。
このようなウイルスのワクチンは毎年更新されているため、科学者はウイルスタンパク質がどのように進化するかについて、1年前に教育を受けた推測をする必要があります。これにより、ワクチンの設計に使用されるウイルスの予測バージョンと、循環する実際のバージョンとの間の不一致につながる可能性があります。予測と現実のギャップにより、バージョンがより密接に一致した場合よりも、ワクチンが効果が低下する可能性があります。
この問題を解決するために、研究者はEVE-Vaxを開発しました。イブバックスは、事前にワクチン開発を通知するために使用できるウイルスタンパク質を予測および設計するモデルです。
「私たちの方法を使用して、機能的であり、実際のウイルスで見られるのと同じ免疫反応を持つという真新しいタンパク質を作成できるかどうかを確認したかった」とYoussef氏は述べた。
SARS-Cov-2の将来の操作を予測します
彼らの最新の研究では、科学者はEVE-VAXを使用して、ウイルスがヒト細胞に感染するために使用する主な表面タンパク質であるSARS-COV-2に83の最新バージョンの「スパイク」タンパク質を設計しました。スパイクタンパク質の新しいバージョンは、最大10の変異の異なる組み合わせがありました。
AIが設計したタンパク質の効果をテストするために、研究者は実験的な同僚であり、UMass Chan Medical Schoolの分子医学教授であるJeremy Lubanと共同著者とチームを組みました。マサチューセッツ総合病院のHMS医学助教授、ジェイコブ・レミュー。マイケル・シーマン、HMSベス・イスラエル・ディーコネス・メディカル・センターのHMS准教授。科学者は、研究のために設計されたSARS-COV-2の安全で非複製バージョンを使用して、ラボ皿で実験を実施しました。この実験では、「デザイナー」スパイクタンパク質がヒト細胞に感染するウイルスがヒト細胞に感染し、Covid-19パンデミック中に5つの異なる時期にウイルスに対する実生活の免疫応答とほぼ一致する免疫応答を誘発することが確認されました。
「ここでの基本的な洞察は、進化がウイルスとそのタンパク質が何をすることができるか、そして将来何が起こるかを教えてくれるということです」とマークスは言いました。
最後に、研究者は、SARS-Cov-2のワクチン開発に容易に組み込むことができる数百の新しいスパイクタンパク質を簡単かつ安価にエンジニアリングできることを示しました。
「従来のワクチン設計では、あらゆる種類の異なる方法を使用していますが、これまでにこのアプローチを使用した人はいません」とマークスは言いました。 「EVE-Vaxは、ワクチンの潜在的なアプリケーションと設計の新しい分野を開きます。」
たとえば、研究者は、EVE-Vaxでは、オミクロン変異体を標的とするCovid-19ブースターワクチンからかなりの免疫脱出があると予測できたことを示しました。
「イブバックスを使用すると、ウイルスの突然変異がどのようなものであるかではなく、免疫応答を予測できます。これは、実際の状況でより有用です」とマークスは言いました。
チームは現在、米国および世界中で増加している問題である鳥インフルエンザを含む他のウイルスにイブバックスを広げています。
このモデルの重要な利点の1つは、限られた情報で動作することであり、LassaやNipahなどの研究されていないウイルス、および新たに出現したウイルスのために開くことができることです。
最終的に、チームは、イブバックスが科学者にウイルスが進化する可能性が高いさまざまな方法に関する重要な情報を提供することを望んでおり、将来のバージョンの病原体から保護するワクチンを設計できるようにします。
紙グレフ、ファディ・ガントゥース、ケレ・ブロック、ケリー・ジャイメ、ニコール・タントニ、アン・ドーフィン、アミー・セルマン、ジョルコヴェススキー、ヨルコヴェツキスク、ラルボット・アタンキソン、ソロモンアレクサンド・ジャス、ローズ・エラセムス、デブラ・フラー、フィメル・パメラ・ビョークマン。
作業の資金は、流行の準備革新（CEPI）、MASSCPR、および国立衛生研究所（R37 AI147868）の連合によって提供されました。
Marksは、Dyno Therapeutics、Octant、Jura Bio、Tectonic Therapeutic、およびGenentechのアドバイザーであり、地震治療の共同設立者です。
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#ウイルスの将来のバージョンのためのワクチンの構築
2025-05-09 02:17:00