Субъединичные вакцины, основанные на отдельных белковых антигенах вируса, обладают высокой безопасностью и хорошей переносимостью, что делает их перспективными для массовой иммунизации. Однако их иммуногенность часто оказывается недостаточной по сравнению с цельноклеточными вакцинами, что требует применения адъювантов и многократных дозировок. Кроме того, традиционные субъединичные вакцины обычно не позволяют точно контролировать пространственное расположение антигенов, что важно для эффективной активации иммунной системы. В связи с этим возникает необходимость в разработке новых платформ, способных улучшить иммунный ответ за счёт программируемого и многовалентного представления антигенов.

Группа китайских исследователей предложила инновационный подход, основанный на использовании наноструктур на основе одноцепочечной ДНК и технологии HaloTag для создания многовалентных вакцинных комплексов с контролируемой топологией. В их работе антиген SARS-CoV-2 — рецептор-связывающий домен (RBD) — был модифицирован с добавлением белка HaloTag, который обеспечивает ковалентное и специфическое присоединение к одноцепочечной ДНК, модифицированной хлоралкановым лигандом. Это позволило собрать линейные и разветвлённые ДНК-наноструктуры с заданным числом и расположением RBD.

Исследователи показали, что разветвлённые структуры с высокой валентностью RBD вызывают более сильный иммунный ответ, чем линейные аналоги с тем же количеством антигенов. В экспериментах на мышах и хомяках вакцина с разветвлённой топологией обеспечивала более высокий уровень антител IgG и лучшую защиту от вирусной инфекции. Хотя описанные линейные и разветвлённые ДНК-наноструктуры отличаются от классических ДНК оригами меньшей сложностью и размером, однако они могут быть интегрированы в более сложные конструкции на основе ДНК для дальнейшего повышения функциональности и контроля топологии антигенов.

Этот исследовательский подход демонстрирует перспективы использования ДНК-инженерии для создания вакцин нового поколения с оптимизированым иммунным ответом.