Mnoge vakcine, uključujući vakcine protiv hepatitisa B i velikog kašlja, sastoje se od fragmenata virusnih ili bakterijskih proteina. Ove vakcine često uključuju druge molekule zvane adjuvansi, koji pomažu da se pojača odgovor imunog sistema na protein.
Većina ovih adjuvansa se sastoji od aluminijumskih soli ili drugih molekula koji izazivaju nespecifičan imuni odgovor. Tim istraživača sa MIT-a je sada pokazao da vrsta nanočestica koja se zove metalni organski okvir (MOF) takođe može da izazove snažan imuni odgovor, aktiviranjem urođenog imunološkog sistema – prve linije odbrane tela od bilo kog patogena – preko ćelijskih proteina tzv. receptori slični naplati.
U studiji na miševima, istraživači su pokazali da ovaj MOF može uspešno da inkapsulira i isporuči deo šiljastog proteina SARS-CoV-2, a istovremeno deluje i kao pomoćno sredstvo kada se MOF razgradi unutar ćelija.
Iako bi bilo potrebno više rada da bi se ove čestice prilagodile za upotrebu kao vakcine, studija pokazuje da ova vrsta strukture može biti korisna za stvaranje snažnog imunološkog odgovora, kažu istraživači.
„Razumevanje kako sredstvo za isporuku leka može poboljšati pomoćni imuni odgovor je nešto što bi moglo biti od velike pomoći u dizajniranju novih vakcina“, kaže Ana Jaklenec, glavni istraživač na Koh institutu MIT-a za integrativno istraživanje raka i jedan od starijih autora nove vakcine. studija.
Robert Langer, profesor Instituta MIT i član Koh instituta, i Dan Barouch, direktor Centra za virusologiju i istraživanje vakcina u Beth Israel Deaconess Medical Center i profesor na Harvard Medical School, takođe su stariji autori rada, koji pojavljuje se u Science Advances . Glavni autor rada je bivši postdoc MIT i Ibn Khaldun saradnik Shahad Alsaiari.
U ovoj studiji, istraživači su se fokusirali na MOF nazvan ZIF-8, koji se sastoji od rešetke tetraedarskih jedinica sastavljenih od jona cinka vezanog za četiri molekula imidazola, organskog jedinjenja. Prethodni rad je pokazao da ZIF-8 može značajno da pojača imune odgovore, ali nije poznato tačno kako ova čestica aktivira imuni sistem.
Da bi to pokušao da shvati, tim MIT-a je kreirao eksperimentalnu vakcinu koja se sastoji od proteina koji vezuje receptor SARS-CoV-2 (RBD) ugrađenog u ZIF-8 čestice. Ove čestice su prečnika između 100 i 200 nanometara, veličine koja im omogućava da dođu u limfne čvorove tela direktno ili kroz imune ćelije kao što su makrofagi.
Jednom kada čestice uđu u ćelije, MOF se razgrađuju, oslobađajući virusne proteine. Istraživači su otkrili da komponente imidazola zatim aktiviraju receptore slične naplati (TLR), koji pomažu da se stimuliše urođeni imuni odgovor.
„Ovaj proces je analogan uspostavljanju prikrivenog operativnog tima na molekularnom nivou za transport esencijalnih elemenata virusa COVID-19 do imunološkog sistema tela, gde oni mogu da aktiviraju specifične imune odgovore kako bi povećali efikasnost vakcine“, kaže Alsaiari.
RNK sekvenciranje ćelija iz limfnih čvorova pokazalo je da miševi vakcinisani sa ZIF-8 česticama koje nose virusni protein snažno aktiviraju TLR put poznat kao TLR-7, što je dovelo do veće proizvodnje citokina i drugih molekula uključenih u upalu.
Miševi vakcinisani ovim česticama generisali su mnogo jači odgovor na virusni protein od miševa koji su sami primili protein.
„Ne samo da isporučujemo protein na više kontrolisan način kroz nanočesticu, već i kompoziciona struktura ove čestice deluje kao pomoćno sredstvo“, kaže Jaklenec. „Uspeli smo da postignemo veoma specifične odgovore na COVID protein, i sa efektom štednje doze u poređenju sa upotrebom proteina samog za vakcinaciju.
Iako su ova i druge studije pokazale imunogenu sposobnost ZIF-8, potrebno je više posla da se proceni bezbednost čestica i njihov potencijal da se poveća za proizvodnju velikih razmera. Ako ZIF-8 nije razvijen kao nosilac vakcine, nalazi iz studije bi trebalo da pomognu istraživačima u razvoju sličnih nanočestica koje bi se mogle koristiti za isporuku podjediničnih vakcina, kaže Jaklenec.
„Većina podjediničnih vakcina obično ima dve odvojene komponente: antigen i pomoćno sredstvo“, kaže Jaklenec. „Dizajniranje novih vakcina koje koriste nanočestice sa specifičnim hemijskim delovima koji ne samo da pomažu u isporuci antigena, već mogu i da aktiviraju određene imune puteve, imaju potencijal da poboljšaju potenciju vakcine.“
Jedna od prednosti razvoja podjedinične vakcine za COVID-19 je ta što su takve vakcine obično lakše i jeftinije za proizvodnju od mRNA vakcina, što bi moglo olakšati njihovu distribuciju širom sveta, kažu istraživači.
„Podjedinične vakcine postoje već duže vreme i obično su jeftinije za proizvodnju, tako da to otvara veći pristup vakcinama, posebno u vremenima pandemije“, kaže Jaklenec.
