Uus sünteetiliste vaktsiinide klass on uuritud

Uus sünteetiliste vaktsiinide klass on uuritud
Uus sünteetiliste vaktsiinide klass on uuritud
Anonim

Ohutumate ja tõhusamate vaktsiinide loomisel on Arizona osariigi ülikooli biodisaini instituudi teadlased pöördunud paljutõotava valdkonna poole, mida nimetatakse DNA nanotehnoloogiaks, et luua täiesti uus klass sünteetilisi vaktsiine.

Ajakirjas Nano Letters avaldatud uuringus ühendas biodisaini immunoloog Yung Chang jõud oma kolleegidega, sealhulgas DNA nanotehnoloogia uuendaja Hao Yaniga, et töötada välja esimene vaktsiinikompleks, mida oleks võimalik ohutult ja tõhus alt toimetada iseseisv alt. kokkupandud kolmemõõtmelised DNA nanostruktuurid.

"Kui Hao käsitles DNA-d mitte geneetilise materjalina, vaid karkassmaterjalina, pani see mind mõtlema võimalikele rakendustele immunoloogias," ütles Chang, maateaduste kooli dotsent ja uurija. Biodisaini Instituudi Nakkushaiguste ja Vaktsinoloogia Keskus. "See andis suurepärase võimaluse proovida kasutada neid DNA karkasse sünteetilise vaktsiini valmistamiseks."

"Põhimure oli järgmine: kas see on ohutu? Tahtsime jäljendada molekulide kogunemist, mis võivad organismis käivitada ohutu ja võimsa immuunvastuse. Kuna Hao meeskond on minevikus välja töötanud mitmesuguseid huvitavaid DNA nanostruktuure paar aastat oleme teinud üha enam koostööd eesmärgiga uurida edasi selle tehnoloogia paljutõotavaid rakendusi inimeste tervisele."

Multidistsiplinaarse uurimisrühma peamised liikmed olid ka: ASU keemia ja biokeemia magistrant ja paberi esimene autor Xiaowei Liu, külalisprofessor Yang Xu, keemia ja biokeemia dotsent Yan Liu, bioteaduste kooli bakalaureuseõppe Craig Clifford ja Tao Yu, külastab Sichuani ülikooli magistrant.

Chang juhib tähelepanu sellele, et vaktsiinid on viinud rahvatervise kõige tõhusama võiduni kogu meditsiinis. Vaktsiinide väljatöötamise tipptasemel tehnoloogia tugineb geenitehnoloogiale, et koguda immuunsüsteemi stimuleerivad valgud viiruselaadseteks osakesteks (VLP-d), mis jäljendavad looduslike viiruste struktuuri – miinus haigusi põhjustavad kahjulikud geneetilised komponendid.

DNA nanotehnoloogial, kus elumolekule saab kokku panna 2-D ja 3D kujunditeks, on eeliseks see, et see on programmeeritav süsteem, mis suudab molekule täpselt organiseerida, et jäljendada kehas esinevate looduslike molekulide toimet.

"Tahtsime testida mitme erineva suuruse ja kujuga DNA nanostruktuure ning kinnitada neile molekule, et näha, kas need võivad vallandada immuunvastuse," ütles Yan, Milton D. Glicki keemiaosakonna kõrgetasemeline õppetool ja Biokeemia ja teadur Biodisaini Ühemolekulilise Biofüüsika Keskuses.Nende testitud vaktsiinikompleksid sarnanesid oma biomimikri meetodiga suuruse ja kuju poolest looduslike viirusosakestega.

Konseptsiooni tõestuseks sidusid nad sünteetilise vaktsiini valmistamiseks eraldi püramiidikujuliste ja hargnenud DNA struktuuridega immuunsüsteemi stimuleeriva mudelvalgu, mida nimetatakse streptavidiiniks (STV) ja immuunvastust võimendavat ühendit, mida nimetatakse adjuvandiks (CpG oligodeoksünukleiidid). kompleksid.

Esiteks pidi rühm tõestama, et sihtrakud võivad nanostruktuure ahmida. Ühendades nanostruktuuridele valgust kiirgava märgistusmolekuli, leidsid nad, et nanostruktuurid paiknevad mugav alt sobivas rakkude sektsioonis ja on mitu tundi stabiilsed – piisav alt kaua, et panna käima immuunkaskaadi.

Järgmisena võtsid nad hiirte proovimisel sihikule oma vaktsiini lasti toimetamise rakkudele, mis on esimesed reageerijad tõhusa immuunvastuse algatamisel, koordineerides oluliste komponentide, näiteks: antigeeni esitlevad rakud, sealhulgas makrofaagid, dendriitide koostoimet. rakud ja B-rakud.Pärast lasti rakku sisestamist töödeldakse seda ja "kuvatakse" raku pinnal T-rakkudeks, valgete verelibledeks, mis mängivad keskset rolli kaitsva immuunvastuse käivitamisel. T-rakud omakorda aitavad B-rakkudel toota sihtantigeeni vastaseid antikehi.

Kõigi muutujate õigeks testimiseks süstisid nad: 1) täielikku vaktsiinikompleksi 2) ainult STV-d (antigeen) 3) STV-ga segatud CpG-d (adjuvant).

70 päeva jooksul leidis rühm, et täieliku vaktsiinikompleksiga immuniseeritud hiirtel tekkis tugevam immuunvastus, mis oli kuni 9 korda kõrgem kui STV-ga segatud CpG. Püramiidi (tetraeedrilise) kujuga struktuur tekitas suurima immuunvastuse. Immuunvastus vaktsiinikompleksile ei olnud mitte ainult spetsiifiline ja tõhus, vaid ka ohutu, nagu näitas uurimisrühm kahe sõltumatu meetodi abil, et ainult DNA platvormi kasutuselevõtt ei vallandanud immuunvastust.

"Olime väga rahul," ütles Chang. "Oli nii tore näha tulemusi, nagu me ennustasime. Bioloogias me seda sageli ei näe."

Võimeel sihtida spetsiifilisi immuunrakke, et tekitada reaktsioon, on meeskond põnevil selle uue platvormi väljavaadete üle. Nad näevad ette rakendusi, kus nad saaksid välja töötada vaktsiine, mis nõuavad mitut komponenti, või kohandada oma sihtmärke immuunvastuse kohandamiseks.

Lisaks on potentsiaal välja töötada sihipäraseid ravimeid sarnaselt mõne uue põlvkonna vähiravimitega.

Üldiselt, kuigi DNA valdkond on veel noor, edenevad teadusuuringud murrangulises tempos translatsiooniteaduse suunas, mis avaldab mõju tervishoiule, elektroonikale ja muudele rakendustele.

Kuigi Chang ja Yan nõustuvad, et nanotehnoloogiaga manipuleerimise ja optimeerimise uurimiseks on veel palju ruumi, on sellel ka palju lubadusi. "Selle kontseptsiooni tõestusega on antigeenide hulk, mida saaksime sünteetilise vaktsiini väljatöötamiseks kasutada, tõesti piiramatu," ütles Chang.

Tööd toetati kaitseministeeriumi ja riiklike tervishoiuinstituutide (National Cancer Institute, National Institute of Drug Abuse) rahastamisega.

Populaarne teema