Un vaccin sintetic complex bazat pe molecule de ADN

În căutarea de moduri de a crea o vaccinuri mai sigure și mai eficiente, oamenii de știință de la Institutul de la Universitatea de Stat Bioproektirovaniya din Arizona (Institutul Biodesign de la Arizona State University) sa transformat într-o direcție promițătoare este numit nanotehnologie ADN (nanotehnologie ADN), pentru a obține un complet nou tip de vaccinuri sintetice.

Lucrul pe studiu publicat recent in revista Nano Letters, imunolog Yung Chang (Yung Chang) de la Institutul de Bioproektirovaniya facut echipa cu colegii lor, printre care se menționează un expert de renume pe nanotehnologie ADN Hao Yang (Hao Yan), pentru a sintetiza un prim complexul global de vaccin, care poate fi livrat în condiții de siguranță și eficient la locurile dorite prin plasarea pe nanostructuri ADN de auto-organizare.

„Atunci când Hao a propus să ia în considerare ADN-ul nu ca un material genetic, ci ca o platformă de lucru, am avut ideea de a aplica această abordare în Imunologie“, - spune Chang, profesor asociat de Științe ale Vieții School (Școala de Științe ale Vieții) și cercetător la Centrul de Boli Infecțioase și vaccinul de la Institutul de Bio-Proiectare. Acest lucru trebuia sa ne ofere o oportunitate excelenta de a folosi purtatoare de ADN pentru a crea un vaccin sintetic.

"Întrebarea principală a fost: este sigur? Am vrut să reproducem un grup de molecule care ar putea provoca un răspuns imunitar sigur și puternic în organism. Din moment ce echipa sub conducerea lui Hao în ultimii câțiva ani sa angajat în proiectarea diferitelor nanostructuri ADN, am început să lucrăm împreună pentru a găsi zone potențiale de aplicare a unor astfel de structuri în domeniul medicinii ".

Unicitatea metodei propuse de oamenii de știință din Arizona constă în faptul că purtătorul antigenului este o moleculă de ADN.

Echipa de cercetare multidisciplinara inclus, de asemenea: student absolvent in biochimie la Universitatea din Arizona, primul autor al lucrării Syaovey Liu (XiaoWei Liu), profesorul Yang Su (Yang Xu), Biochimie lector Yang Liu (Yan Liu), un student de la Facultatea de Biosciences Craig Clifford (Craig Clifford) și Tao Yu (Tao Yu), un student absolvent de la Universitatea Sichuan din China.

Chang subliniază faptul că introducerea pe scară largă a vaccinării populației a dus la unul dintre cele mai importante victorii ale medicinei publice. Arta de a crea vaccinuri se bazează pe ingineria genetică în construirea de particule asemănătoare virusului din proteine care stimulează sistemul imunitar. Astfel de particule sunt similare în structură cu viruși reali, dar nu conțin componentele genetice periculoase care provoacă boli.

Un avantaj important al nanotehnologiei ADN-ului, în care o biomoleculă poate fi dată de două sau formă tridimensională, este posibilitatea unor metode foarte precise pentru a crea molecule care pot îndeplini funcțiile tipice ale moleculei naturale din organism.

„Am experimentat cu diferite dimensiuni și forme ale nanostructurilor ADN-ului și atașați biomolecule pentru a vedea cum reacționează la corp“, - spune Yang, director al Departamentului de Chimie si Biochimie, un cercetator la Centrul de Biofizica de molecule unice (Centrul pentru Single Molecule Biofizica) la Institutul de Bio-Proiectare. Datorită abordării pe care oamenii de stiinta numit „biomimicry“ de vaccinuri care au fost testate de către acestea, aproape în mărime și formă la particule virale naturale.

Pentru a arăta perspectivele conceptului, cercetatorii au fixat streptavidin imunnostimuliruyuschy proteina (STV), precum și creșterea răspunsului imun la droguri în CpG oligodeoksinukletid piramidale structuri ADN ramificate individuale pe care le-ar permite să intre în final un complex vaccin sintetic.

Mai întâi, grupul științific a trebuit să demonstreze că celulele țintă pot absorbi nanostructurile. Prin atașarea unei molecule trasor emițătoare de lumină la nanostructuri, oamenii de știință au fost convinși că nanostructură este locul său de drept în celulă și rămâne stabilă timp de câteva ore - suficient de lung pentru a declanșa un răspuns imun.

Apoi, în experimentele pe soareci, oamenii de știință practicat de livrare vaccin „sarcina“ la celule, care sunt primul dintr-un lanț funcțional răspuns imun, interacțiunea de coordonare între diferite komponetntami ca celulele prezentatoare de antigen, inclusiv macrofage, celule dendritice și celule B. După nanostructuri intră în celulă, ele sunt „analizate“ și „afișat“ pe suprafața celulei, astfel încât acestea să recunoască celulele T, celule albe din sânge (celule roșii din sânge), care joacă un rol central în procesul de lansare un răspuns protector al organismului. Celulele T, la rândul lor, ajută celulele B să producă anticorpi antigeni străini.

Pentru a testa în mod fiabil toate variantele, cercetătorii au injectat în celule atât complexul complet al vaccinului cât și antigenul STV separat, precum și antigenul STV amestecat cu amplificatorul CpG.

După o perioadă de 70 de zile, cercetătorii au descoperit că șoarecii imunizați cu complexul de vaccin complet au demonstrat un răspuns imun de 9 ori mai puternic decât compusul indus de CpG-c-STV. Reacția cea mai vizibilă a fost inițiată de structura formei tetraedrice (piramidale). Cu toate acestea, răspunsul imun la complexul vaccin este recunoscut nu numai specifice (adică răspunsul organismului la un antigen specific, utilizat de către experimentatori) și eficiente, dar, de asemenea, în condiții de siguranță, după cum reiese din lipsa răspunsului imun sunt administrate la celulele „goale“ ADN (fara biomolecule purtatoare).

"Am fost foarte mulțumiți", spune Chang. "Este minunat să vedem rezultatele pe care noi le-am prezis. Acest lucru nu se întâmplă adesea în biologie. "

Viitorul industriei farmacologice pentru medicamentele vizate

Acum, o echipă de cercetători reflectă perspectivele posibile pentru o nouă metodă de stimulare a celulelor imune specifice pentru a declanșa o reacție prin utilizarea unei platforme ADN. Pe baza noii tehnologii, este posibil să se creeze vaccinuri constând în mai mulți agenți activi și, de asemenea, să se modifice obiectivele de reglementare a răspunsului imunitar.

În plus, noua tehnologie are potențialul de a dezvolta noi metode de terapie vizată, în special producerea medicamentelor "orientate" care sunt livrate în zone strict desemnate ale corpului și, prin urmare, nu dau efecte secundare periculoase.

În cele din urmă, în ciuda faptului că direcția ADN este încă în curs de dezvoltare, activitatea științifică a cercetătorilor din Arizona are o importanță gravă aplicată pentru medicină, electronică și alte domenii.

Chang și Yang recunosc că trebuie să învățăm și să optimizăm cu mult mai mult metoda de vaccinare prezentată de ei, dar valoarea descoperirii este incontestabilă. "Cu confirmarea practică a conceptului nostru, putem produce acum vaccinuri sintetice cu un număr nelimitat de antigeni", concluzionează Chang.

Sprijinul financiar pentru activitatea științifică a fost asigurat de Departamentul Apărării al Statelor Unite și de Institutele Naționale de Sănătate.

[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9]