Один из изомеров ионизируемого липида в вакцине от ковида оказался токсичнее других. В вакцине использовали смесь всех трех изомеров

Химики проанализировали свойства трех стереоизомеров ионизируемого липида ALC315, который используют для доставки РНК-вакцин. В частности, в вакцине от ковида, разработанной компаниями Pfizer и BioNTech. Оказалось, что один из этих изомеров более цитотоксичен для большинства клеточных линий, чем два других. Исследование опубликовано в журнале Journal of the American Chemical Society.

Технология РНК-вакцин заключается в том, что в организм вводят не ослабленный вирус, а нити матричной РНК, кодирующие вирусные белки. Недавно компании Moderna и Pfizer применили эту технологию для разработки вакцины от ковида. Чтобы нити мРНК не разрушались преждевременно, их вводят в организм внутри липидных наночастиц. Они защищают мРНК от внеклеточных ферментов и помогают ей проникнуть в клетку. Наночастицы состоят из отдельных молекул ионизируемых липидов, которые могут протонироваться в кислой среде. Предположительно, эта способность помогает мРНК выйти из эндосомы в цитоплазму.

Для доставки вакцины в организм Pfizer и BioNTech использовали липид ALC315. Он представляет собой разветвленную молекулу с двумя сложноэфирными группами, одной аминогруппой и одной гидроксильной группой. Рядом с каждой из сложноэфирных групп есть оптический центр. Из-за них молекула липида может существовать в виде трех разных оптических изомеров. Ранее ALC315 получали и использовали в виде смеси всех трех изомеров, и отличаются ли их свойства, известно не было.

Выяснить, есть ли разница между тремя изомерами ALC315 взялись химики под руководством Беньямина Листа (Benjamin List) из Института исследования угля Общества Макса Планка и Синъи Танаки (Shinya Tanaka) из Университета Хоккайдо. Сначала они синтезировали каждый изомер ALC315 по отдельности, а затем исследовали их цитотоксичность и эффективность трансфекции, то есть доставки мРНК внутрь клеток.

Синтез отдельных изомеров химики провели двумя способами. Они либо алкилировали амид карбоновой кислоты и хирального псевдоэфедрина, а затем проводили реакции этерификации, либо делили два изомера хиральной кислоты с помощью хроматографии на хиральном носителе, а потом проводили этерификацию. В результате химики получили три изомера ALC315, два из которых — (R,R) и (S,S) — были оптически активными, а один представлял собой мезо-форму.

Далее ученые исследовали эффективность трансфекции гена зеленого флуоресцентного белка в клетки линии HEK293T с помощью наночастиц из трех полученных изомеров. Оказалось, что экспрессия белка в выживших клетках была примерно одинаковой для всех трех изомеров. При этом жизнеспособность клеток в случае (R,R)-изомера была гораздо ниже, чем в случае (S,S)-изомера и мезо-формы. В частности, при концентрации липидных наночастиц в 0.10 миллиграмма на миллилитр количество выживших клеток при использовании (R,R)-изомера было на 40 процентов ниже, чем при использовании (S,S)-изомера или мезо-формы.

Так ученые обнаружили, что три изомера значительно отличаются по своей цитотоксичности. Аналогичные результаты исследователи получили и при тестах на других клеточных линиях. В большинстве случаев (R,R)-изомер оказывался самым токсичным, а лучшие результаты показывал (S,S)-изомер. Поэтому авторы статьи рекомендуют в будущем использовать для доставки РНК только (S,S)-изомер.

Разные оптические изомеры одного и того же соединения часто ведут себя совершенно по-разному, когда попадают в организм человека. К чему приводят такие различия, можно узнать из нашего теста «Убийца из зазеркалья». А подробнее про то, как работают РНК-вакцины, мы рассказывали в материале «Это свои».

Источник