Kompleksā sintētiskā vakcīna, kuras pamatā ir DNS molekulas

Meklējot veidus, kā izveidot drošāku un efektīvāku vakcīnu, zinātnieki no institūta Bioproektirovaniya Valsts universitātes Arizonā (Biodesign institūta Arizona State University), vērsās pie daudzsološa virzienā sauc DNS nanotehnoloģiju (DNS nanotehnoloģijas), lai iegūtu pilnīgi jaunu veidu sintētisko vakcīnām.

Darbs pie pētījuma nesen publicēts žurnālā Nano vēstuļu, imunologs Yung Chang (Yung Chang) no institūta Bioproektirovaniya vienā komandā ar saviem kolēģiem, starp kuriem pieminēt slavens eksperts par DNS nanotehnoloģiju Hao Yang (Hao Yan), sintezēt pirmo pasaule vakcīnām, kas var droši un efektīvi piegādāti uz vēlamo vietni, novietojot to uz sevi organizēšanā, lielapjoma DNS nanostruktūru.

"Kad Hao ierosināja apsvērt DNS nevis kā ģenētiskā materiāla, bet gan kā darba platformu, man radās ideja piemērot šo pieeju imunoloģijas", - saka Chang, asociētais profesors Dzīvības zinātņu skolas (School of Life Sciences) un pētnieks centra Infekcijas slimību un vakcīnu Bioprojektēšanas institūtā. "Tas bija paredzēts, lai sniegtu mums lielisku iespēju izmantot DNS nesējus, lai izveidotu sintētisku vakcīnu."

"Galvenais jautājums bija: vai tas ir drošs? Mēs vēlējāmies pavairot tādu molekulu grupu, kas var radīt drošu un spēcīgu imūno sistēmu organismā. Tā kā Hao vadītā komanda pēdējo gadu laikā ir iesaistījusies dažādu DNS nanostruktūru projektēšanā, mēs sākām strādāt kopā, lai atrastu potenciālās iespējas šādām struktūrām pielietot medicīnas jomā. "

Arizonas zinātnieku ierosinātās metodes unikalitāte ir tāda, ka antigēna nesējs ir DNS molekula.

Daudznozaru izpētes komanda iekļauta arī: absolvente bioķīmijā pie Arizonas universitātē, pirmā autora papīra Syaovey Liu (Xiaowei Liu), profesors Yang Su (Yang Xu), Bioķīmija lektore Yang Liu (Yan Liu), studente no skolas Biosciences Craig Clifford (Craig Clifford) un Tao Yu (Tao Yu), Ķīnas Sichuan Universitātes doktorants.

Chang uzsver, ka plaši izplatītā iedzīvotāju vakcinācijas ieviešana ir novedusi pie viena no nozīmīgākajām publiskajām medicīnā triumfām. Vakcīnu veidošanas māksla balstās uz gēnu inženieriju, veidojot vīrusu līdzīgās daļiņas no olbaltumvielām, kas stimulē imūnsistēmu. Šādas daļiņas pēc būtības ir līdzīgas reāliem vīrusiem, bet nesatur bīstamas ģenētiskās sastāvdaļas, kas izraisa slimību.

DNS nanotehnoloģiju svarīga priekšrocība, kurā biomolekulam var piešķirt divu vai trīs dimensiju formu, ir spēja radīt ļoti precīzas metodes molekulām, kas spēj veikt funkcijas, kas raksturīgas dabīgām molekulām organismā.

"Mēs eksperimentēja ar dažādu izmēru un formas DNS nanostruktūru un pievienojiet biomolekulu, lai redzētu, kā viņi reaģē uz ķermeņa," - saka Yang, departamenta direktors Ķīmijas un bioķīmijas, pētnieks centra biofizika atsevišķu molekulu (centra viena molekula biofizika) Bioprojektēšanas institūtā. Sakarā ar to pieeju, ka zinātnieki sauc par "biomimicry" vakcīnām, kas ir pārbaudītas ar tiem, tuvu izmēru un formas, lai dabas vīrusa daļiņu.

Lai parādītu izredzes koncepciju, pētnieki piestiprina imunnostimuliruyuschy olbaltumvielu streptavidīns (STV), kā arī palielinot imūno atbildi uz narkotiku atsevišķu CPG oligodeoksinukletid piramīdveida sazarotās DNS struktūras, kas ļautu viņiem iegūt beigās sintētisko vakcīnu kompleksu.

Pirmkārt, zinātniskajai grupai bija jāpierāda, ka mērķa šūnas var absorbēt nanostruktūras. Pievienojot gaismu izstarojoša marķiergāzes molekulu uz nanostruktūru, zinātnieki bija pārliecināti, ka nanostruktūras ir tās pienācīgo vietu šūnā un saglabājas stabils pāris stundām - pietiekami ilgi, lai izraisītu imūno reakciju.

Tad, eksperimentos ar pelēm, zinātnieki praktizē vakcīna piegāde "slodzi" uz šūnām, kas ir pirmais ķēdes darbību imūno atbildi, koordinējošais mijiedarbība starp dažādiem komponetntami piemēram antigēnu iepazīstinot šūnām, tai skaitā makrofāgi, dendritic šūnu un B-šūnu. Pēc nanostruktūras iekļūt šūnā, tie ir "analizēti" un "redzams" uz šūnu virsmas, lai viņi atzīst T-šūnu, balto asins šūnu (sarkano asins šūnu), kas spēlē galveno lomu procesā uzsākt aizsargājošu reakciju organismā. T šūnas, savukārt, palīdz B šūnām ražot antivielas pret ārvalstu antigēniem.

Lai ticami pārbaudītu visus variantus, pētnieki injicēja šūnas gan pilnā vakcīnas kompleksā, gan STV antigēna atsevišķi, kā arī STV antigēnu, kas sajaukts ar CpG pastiprinātāju.

Pēc 70 dienu laikā, zinātnieki konstatēja, ka pelēm imunizēti ar pilnu vakcīnas komplekss, parādīja imūno atbildi, kas ir 9 reizes lielāka, salīdzinot ar maisījumu, ko izraisa CPG c STV. Visnozīmīgāko reakciju uzsāka tetraederāžas (piramīdas) formas struktūra. Tomēr, imūnā reakcija uz vakcīnu kompleksā ir atzīta ne tikai īpašs (t.i., organisma reakcija uz specifisko antigēnu, ar eksperimentētājiem izmanto) un efektīvs, bet arī drošs, kā liecina, ka trūkst imūnās atbildes reakcijas tiek ievadītas uz šūnām "tukšs" DNS (nav nesošās biomolekulu).

"Mēs ļoti priecājamies," saka Čangs. "Tas ir tik brīnišķīgi, lai redzētu rezultātus, kurus mēs paši esam paredzējuši. Tas bieži nenotiek bioloģijā. "

Farmaceitiskās rūpniecības nākotne mērķa medikamentiem

Tagad pētnieku komanda atspoguļo iespējamās izredzes izmantot jaunu metodi, kā stimulēt specifiskas imūnās šūnas, lai izraisītu reakciju, izmantojot DNS platformu. Balstoties uz jaunajām tehnoloģijām, ir iespējams izveidot vakcīnas, kas sastāv no vairākiem aktīvajiem līdzekļiem, kā arī mainīt mērķus imūnās atbildes regulēšanai.

Turklāt jaunajām tehnoloģijām ir potenciāls izstrādāt jaunas mērķtiecīgas terapijas metodes, jo īpaši "mērķtiecīgu" zāļu ražošanu, kas tiek piegādāti stingri noteiktiem ķermeņa apgabaliem, un tādējādi nerada bīstamas blakusparādības.

Visbeidzot, neskatoties uz to, ka DNS virziens joprojām attīstās, Arizonas pētnieku zinātniskajam darbam ir nopietna nozīme medicīnā, elektronikā un citās jomās.

Čangs un Jans atzīst, ka daudzi ir jāiegūst un optimizēti to iesniegtajā vakcinācijas metodei, taču atklājuma vērtība ir nenoliedzama. "Ar praktisku mūsu koncepcijas apstiprinājumu mēs tagad varam ražot sintētiskas vakcīnas ar neierobežotu skaitu antigēnu," secina Čangs.

Finansiālo atbalstu zinātniskajam darbam sniedza ASV Aizsardzības departaments un Nacionālie veselības institūti.

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