Изследователи от Масачузетския технологичен институт (MIT) разработиха с помощта на AI метод за повишаване на термоустойчивостта на РНК ваксините. Новият състав на липидните наночастици, подбран от AI, предпазва РНК от разрушаване при продължително съхранение на ваксините извън хладилните камери. Това позволи ваксините да се съхраняват стабилни при стайна температура до една година, а при 37 °C — около два месеца.
РНК-ваксините трябва да се съхраняват при ниски температури, тъй като РНК-молекулата бързо се разгражда. За нейната защита се използват липидни наночастици (ЛНП – LNPs – Lipid Nanoparticles), които също помагат за доставянето на РНК в клетките. Само че дори тези ваксини обикновено изискват съхранение при −20–80 °C, което затруднява техния транспорт и употреба в региони с недостатъчна хладилна инфраструктура.
Изследователите искаха да направят по-устойчиви ЛНП, близки по състав до тези, които се използват във ваксините на Pfizer и Moderna. Най-напред те провериха 50 одобрени от FDA помощни вещества, захари, соли и полимери. Всяко вещество се добавяше към ЛНП с мРНК, кодираща луцифераза, фермент, който предизвиква светенето при светулките. След това частиците се вкарваха в клетките и по интензивността на светенето се оценяваше доколко добре мРНК е запазила функционалността си. В резултат на това избраха петте най-перспективни вещества.
Ролята на машинното обучение
След това алгоритъмът за машинно обучение изчисляваше в какви съотношения е най-добре да се смесят тези пет компонента, за да се стабилизират ЛНП. Изследователите тестваха предложените формули в клетки и връщаха резултатите обратно на алгоритъма. След всеки кръг той уточняваше следващия вариант на състава. След няколко цикъла учените получиха формула, която сметнаха за достатъчно перспективна за тестване върху животни. Целият процес отне само няколко седмици.
След това изследователите опаковаха в новите ЛНП мРНК, кодиращи антигена на COVID-19, и подложиха препарата на вакуумно сушене. След това го съхраняваха при 37 °C в продължение на два месеца или при стайна температура в продължение на една година.
При инжектиране на мишки ваксината предизвика имунен отговор, сравним с този към препарата с ЛНП от оригиналната ваксина на Moderna, която се съхранява в хладилник.
Учените използваха същата формула за създаване на твърди пластири с микроигли, съдържащи мРНК-антиген на SARS-CoV-2. След нанасяне върху кожата микроиглите се разтварят и освобождават ваксината. При мишките този начин на доставка също предизвика имунен отговор, сравним с този на оригиналната инжекционна РНК-ваксина. Според изследователите термоустойчивите ЛНП могат в бъдеще да улеснят употребата не само на ваксини, но и на други препарати на базата на РНК.
Изследването също така показва, че алгоритъмът може да се приложи към други състави на ЛНП, включително към формулата, използвана за доставка на мРНК-ваксината на Pfizer. Изследователите смятат, че след подбора на стабилен състав за конкретни наночастици, той може да бъде адаптиран за доставката на различни видове мРНК.