Sztuczna inteligencja w służbie wakcynologii: nowa szczepionka przeciw Pseudomonas aeruginosa

Zespół badaczy z Uniwersytetu Kopenhaskiego i firmy biotechnologicznej Evaxion Biotech przedstawił wyniki obiecującego badania przedklinicznego dotyczącego szczepionki przeciwko Pseudomonas aeruginosa – jednym z najbardziej opornych i problematycznych patogenów wg Światowej Organizacji Zdrowia (WHO). Praca ukazała się w czasopiśmie Vaccine (DOI: 10.1016/j.vaccine.2025.127416) i została przygotowana przez Stine Hansen, dr Kim Thomsen, dr Andreasa Holm Mattssona, dr Pära Comstedta, dr Clausa Mosera oraz prof. Oanę Ciofu.

Kontekst kliniczny

Pseudomonas aeruginosa to oportunistyczna bakteria Gram-ujemna, której zdolność do tworzenia biofilmów i rozwijania oporności na antybiotyki powoduje poważne trudności terapeutyczne. Patogen ten jest główną przyczyną przewlekłych infekcji płuc u pacjentów z mukowiscydozą (CF), przewlekłą obturacyjną chorobą płuc (POChP), pierwotną dyskinezą rzęsek (PCD), rozstrzeniami oskrzeli niepowiązanymi z CF oraz u chorych leczonych mechanicznie w oddziałach intensywnej terapii.

Pomimo ponad 50 lat badań, żadna szczepionka przeciwko P. aeruginosa nie została zatwierdzona do stosowania u ludzi. Celem obecnego badania było zbadanie skuteczności szczepionki opartej na siedmiu antygenach zidentyfikowanych za pomocą platformy EDEN™ (Efficacy Discriminative Educated Network) w modelu mysim przewlekłej infekcji płuc wywołanej przez biofilm P. aeruginosa.

Metodologia i projekt badania

EDEN™ to algorytm sztucznej inteligencji opracowany przez firmę Evaxion Biotech, który analizuje całe proteomy patogenów w celu identyfikacji potencjalnych antygenów zdolnych do indukcji silnej odpowiedzi odpornościowej. Dla tej pracy przetworzono proteom referencyjnego szczepu PAO1, zawierający 5561 białek. Spośród najlepiej ocenionych białek wybrano siedem antygenów do produkcji rekombinowanej i dalszego badania ich właściwości immunogennych i ochronnych.

Eksperymenty przeprowadzono na 106 myszach NMRI podzielonych równolicznie na grupy kontrolną i szczepioną. Zwierzęta immunizowano trzykrotnie w odstępach dwutygodniowych podskórnie szczepionką zawierającą po 15 μg każdego z siedmiu antygenów z adiuwantem (pierwsza dawka: IFA/Al(OH)₃, kolejne: Al(OH)₃). Cztery dni po wyzwaniu zakażeniem (podanie donosowe P. aeruginosa w alginianowych kuleczkach biofilmowych), oceniono obciążenie bakteryjne płuc (CFU), wskaźnik kliniczny, temperaturę ciała oraz utratę masy ciała.

Wyniki

Odpowiedź ochronna:

• Myszy zaszczepione wykazywały 1,2 log₁₀ mniejsze obciążenie bakteryjne płuc (średnio 1405 CFU vs. 24 493 CFU; p = 0,0041).
• Zanotowano istotnie niższy wskaźnik kliniczny choroby u zwierząt szczepionych (p = 0,0001).
• Mniejszy spadek temperatury ciała i masy ciała u myszy zaszczepionych (p = 0,0297 oraz p = 0,0008).

Immunogenność:

• Wszystkie siedem antygenów wywołało wykrywalną odpowiedź IgG.
• Najsilniejsze miana dotyczyły białek PA2070 (forma długa) i PA1302, związanych z pozyskiwaniem żelaza.

Charakterystyka antygenów:

Większość wyselekcjonowanych antygenów to białka błony zewnętrznej, w tym:

• PA0931: receptor enterobaktyny
• PA1302: receptor hemowy HxuA/C
• PA3901: receptor FecA (cytrynian-żelazo)
• PA2070: receptor TonB o funkcji w transporcie metali (w dwóch formach)
• PA0041: białko sekrecyjne TpsA2
• PA2976: rybonukleaza E (białko cytoplazmatyczne zidentyfikowane w pęcherzykach błony zewnętrznej)

Analiza konserwacji sekwencji wykazała, że sześć z siedmiu białek występuje w ponad 94% z 300 analizowanych genomów P. aeruginosa, z podobieństwem sekwencji ≥98%.

Wnioski

Badanie dowodzi, że szczepionka opracowana za pomocą platformy EDEN™ zapewnia ochronę przed infekcją wywołaną przez biofilm P. aeruginosa u myszy. Antygeny wybrane przez model AI obejmują nowe cele, w tym białka zaangażowane w transport żelaza i metali, które są istotne dla patogenezy i przeżycia bakterii w środowisku infekcji. Uzyskane wyniki wskazują na potencjał EDEN™ jako narzędzia w identyfikacji antygenów do szczepionek przeciwko patogenom opornym na leki.

Perspektywy

Konieczne są dalsze badania w celu:

• oceny skuteczności poszczególnych antygenów,
• oczyszczenia szczepionki z endotoksyn i zanieczyszczeń bakteryjnych,
• doboru optymalnego adiuwanta do zastosowań klinicznych,
• oraz określenia najbardziej odpowiedniej drogi podania (parenteralnej vs. śluzówkowej).

Zważywszy na ponad 40 lat niepowodzeń w rozwoju skutecznej szczepionki przeciwko P. aeruginosa, innowacyjne podejścia, takie jak EDEN™, stanowią nową nadzieję dla pacjentów z grup wysokiego ryzyka.

Źródło: Vaccine
DOI: doi.org/10.1016/j.vaccine.2025.127416