Безопасный способ вакцинации? Полимерная пленка, которая постепенно высвобождает ДНК, кодирующая вирусные белки, может бить традиционные вакцины

0
12

Безопасный способ вакцинации? Полимерная пленка, которая постепенно высвобождает ДНК, кодирующую вирусные белки, может бить традиционные вакцины

Вакцины обычно состоят из инактивированных вирусов, которые побуждают иммунную систему помнить захватчика и запускать сильную защиту, если она позже встретит реальную вещь. Однако этот подход может быть слишком рискованным с определенными вирусами, включая ВИЧ.

В последние годы многие ученые изучают ДНК как потенциальную альтернативную вакцину. Около 20 лет назад было обнаружено, что ДНК, кодирующая вирусные белки, индуцирует сильные иммунные реакции у грызунов, но до сих пор тесты у людей не смогли дублировать этот успех.

В документе, опубликованном в онлайн-выпуске Nature Materials, опубликованном 27 января, исследователи MIT описывают новый тип вакцинной доставки, который обещает улучшить эффективность ДНК-вакцин. Если бы такие вакцины могли быть успешно доставлены людям, они могли бы преодолеть не только риски безопасности при использовании вирусов для вакцинации против таких заболеваний, как ВИЧ, но они также были бы более стабильными, позволяя отправлять и хранить их при комнатной температуре.

Этот тип доставки вакцин также устранит необходимость инъекции вакцин шприцем, говорит Даррел Ирвин, профессор биотехнологии и материаловедения и техники Массачусетского технологического института. «Вы просто применяете патч в течение нескольких минут, снимаете его и оставляете за собой эти тонкие полимерные пленки, встроенные в кожу», — говорит он.

Ирвин и Паула Хэммонд, профессор Инженера Дэвида Х. Коха, являются старшими авторами статьи Nature Materials. Оба они являются членами Института Массачусетского технологического института им. Ведущим автором статьи является Питер ДеМут, аспирант по биологической инженерии.

Постепенная доставка вакцин

Ученые недавно добились предоставления ДНК-вакцин пациентам с использованием техники под названием электропорация. Этот метод требует сначала инъекции ДНК под кожу, а затем использования электродов для создания электрического поля, которое открывает небольшие поры в мембранах клеток кожи, позволяя ДНК проникать внутрь. Тем не менее, процесс может быть болезненным и давать разные результаты, говорит Ирвин.

«Это показывает некоторые обещания, но это, безусловно, не идеально, и это не то, что вы можете себе представить в глобальной профилактической вакцине, особенно в странах с ограниченными ресурсами», — говорит он.

Ирвин и Хаммонд придерживались другого подхода к доставке ДНК на кожу, создавая пластырь из многих слоев полимеров, встроенных в ДНК-вакцину. Эти полимерные пленки имплантируют под кожу, используя микроиглы, которые проникают примерно на полмиллиметра в кожу — достаточно глубоко, чтобы доставить ДНК в иммунные клетки в эпидермисе, но недостаточно глубоко, чтобы вызвать боль в нервных окончаниях дермы.

Как только под кожей, пленки ухудшаются, когда они контактируют с водой, высвобождая вакцину в течение нескольких дней или недель. Когда пленка разрывается, нити ДНК запутываются с кусочками полимера, которые защищают ДНК и помогают ей проникать внутрь клеток.

Исследователи могут контролировать, сколько ДНК доставляется, настраивая количество полимерных слоев. Они также могут контролировать скорость доставки, изменяя, насколько гидрофобным (водно-опасным) является пленка. ДНК, введенная сама по себе, обычно разрушается очень быстро, прежде чем иммунная система может генерировать ответ памяти. Когда ДНК высвобождается с течением времени, иммунная система имеет больше времени для взаимодействия с ней, повышая эффективность вакцины.

Полимерная пленка также включает адъювант — молекулу, которая помогает повысить иммунный ответ. В этом случае адъювант состоит из нитей РНК, которые напоминают вирусную РНК, которая провоцирует воспаление и рекрутирует иммунные клетки в область.

Возможность спровоцировать воспаление является одним из ключевых преимуществ новой системы доставки, говорит Мишель Кутцлер, доцент Медицинского колледжа Университета Дрексель. По ее словам, другие преимущества включают нацеленность на богатство иммунных клеток на коже, использование биоразлагаемого материала для доставки и возможность безболезненной доставки вакцины.

«Это интересный подход, который может быть применен не только для доставки вакцинных антигенов на основе ДНК, но и других небольших молекул», — говорит Кутцлер, который не был частью исследовательской группы.

Выявление иммунных реакций

В тестах с мышами исследователи обнаружили, что иммунный ответ, вызванный ДНК-доставляющей пленкой, был таким же хорошим или лучшим, чем при электропорации.

Чтобы проверить, может ли вакцина спровоцировать ответ у приматов, исследователи применили полимерную пленку, несущую ДНК, которая кодирует белки из обезьяной формы ВИЧ на образцы кожи макаки, ​​культивируемые в лаборатории. В коже, обработанной пленкой, ДНК легко обнаруживалась, в то время как ДНК, вводимая отдельно, быстро разрушалась.

«Надежда состоит в том, что это свидетельствует о том, что это приведет к большим животным и, надеюсь, людям», — говорит Ирвин.

Теперь исследователи планируют провести дополнительные тесты у нечеловеческих приматов, прежде чем предпринимать возможные испытания у людей. В случае успеха патч-прививающий патч потенциально может быть использован для доставки вакцин для многих различных заболеваний, потому что последовательность ДНК может быть легко заменена в зависимости от того, какое целевое заболевание подвергается.

«Если вы делаете протеин-вакцину, у каждого белка есть свои небольшие причуды, и есть проблемы с производством, которые необходимо решить, чтобы масштабировать их до людей. Если бы у вас была ДНК-платформа, ДНК будет вести себя То же самое, независимо от того, какой антиген он кодирует », — говорит Ирвин.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here