Комплексна синтетичка вакцина базирана на молекулима ДНК

У потрази за начинима да се створи сигурније и ефикасније вакцине, научници из Института за Биопроектированииа Државног универзитета у Аризони (Биодесигн институт Државног универзитета Аризоне) окренуо обећавајући правац се назива ДНК нанотехнологија (ДНК нанотехнологија), да се добије потпуно нову врсту синтетичких вакцина.

Рад на студији објављеној недавно у часопису Нано Леттерс, имунолог Јунг Чанг (Јунг Чанг) из Института за Биопроектированииа удружио са својим колегама, међу којима се спомиње признати стручњак за ДНК нанотехнологије Хао Ианг (Хао Ан), за синтезу први свет вакцина које се могу безбедно и ефикасно испоручене до жељеног места за стављање на самоорганизовање, расутих ДНК наноструктурама.

"Када Хао предложио да се размотри ДНК не као генетског материјала, али као радна платформа, имао сам идеју да примени овај приступ у имунологију", - каже Чанг, ванредни професор Лифе Сциенцес (Сцхоол оф Лифе Сциенцес) и истраживач у Центру за инфективне болести и Вакцине на Институту за био-пројектовање. "Ово је требало да нам да одличну прилику да користимо носаче ДНК да би се направила синтетичка вакцина."

"Главно питање било је: да ли је сигурно? Желели смо да репродукујемо групу молекула која би могла изазвати сигуран и снажан имунски одговор у телу. Пошто је тим под водством Хоаа током протеклих неколико година био ангажован у дизајнирању различитих наноструктура ДНК, почели смо да радимо заједно како бисмо пронашли потенцијалне области примјене таквих структура у области медицине. "

Јединственост методе коју су предложили научници из Аризоне лежи у чињеници да је носилац антигена молекула ДНК.

Мултидисциплинарни истраживачки тим такође укључени: постдипломац из биохемије на Универзитету у Аризони, први аутор рада Сиаовеи Лиу (Ксиаовеи Лију), професор Јанг Су (Јанг Ксу), Биохемија предавач Јанг Лиу (Иан Лиу), студенткиња из Школе Биосциенцес Цраиг Цлиффорд (Цраиг Цлиффорд) и Тао Иу (Тао Иу), дипломирани студент са Универзитета Сицхуан у Кини.

Чанг наглашава да је широко распрострањено увођење вакцинације становништва довело до једне од најзначајнијих тријумфа јавних лекова. Уметност стварања вакцина ослања се на генетски инжењеринг у изградњи честица сличних вирусима од протеина који стимулишу имунолошки систем. Такве честице су у структури сличне стварним вирусима, али не садрже опасне генетичке компоненте које узрокују болест.

Важна предност ДНК нанотехнологије у којем биомолекула може добити два или тродимензионални облик, јесте могућност врло прецизним метода за стварање молекула који могу обављати функције које су типични природног молекула у телу.

"Експериментисали смо са различитим величинама и облицима ДНК наноструктурама и везују биомолекула да видим како реагују на телу," - каже Јанг, директор Одељења за хемију и биохемију, истраживач у Центру за биофизике појединачних молекула (Центар за један молекул биофизике) на Институту за био-пројектовање. Захваљујући приступу који научници називају "биомимикрија", комплекси вакцина које су их тестирали приближавају се величини и облику природним честицама вируса.

Да покаже изгледе свом концепту, истраживачи причврстити имунностимулируиусцхи протеина стрептавидин (СТВ), као и повећање имуног одговора на лека у појединачним ЦпГ олигодеоксинуклетид пирамидалних разгранате ДНА структуре које би им омогућити да се на крају синтетичку комплекс вакцине.

Пре свега научна група је морала доказати да циљне ћелије могу апсорбовати наноструктуре. Постављањем светле трацер молекул до наноструктур, научници су убеђени да је наноструцтуре је своје место у ћелији и остаје стабилан неколико сати - довољно дуго да покрене имуни одговор.

Затим, у експериментима на мишевима, научници практикује деливери ваццине "оптерећење" на ћелијама, које су први у ланцу функционише имуни одговор, координира интеракцију између различитих компонетнтами сличних ћелија која презентује антиген, укључујући макрофаге, дендритске ћелије и Б-ћелије. Након наноструцтуре уђе у ћелију, они су "анализирају" и "прикаже" на површини ћелије, тако да препознају Т-ћелије, леукоците (црвених крвних зрнаца), који играју централну улогу у процесу покретања заштитни одговор тела. Т ћелије, за узврат, помажу Б ћелијама да производе антитела против страних антигена.

Да би поуздано тестирали све варијанте, истраживачи су убризгали у ћелије и комплетан комплекс вакцина и СТВ антиген одвојено, као и СТВ антиген помешан са ЦпГ појачалом.

Након периода 70 дана, истраживачи су открили да су мишеви имунизовани са пуним комплексом вакцине показала имуни одговор који је 9 пута јаче у односу на смешу изазване ЦпГ ц СТВ. Најприхватљивија реакција је започела структура тетраедралног (пирамидалног) облика. Међутим, имуни одговор на комплексу вакцине се признаје не само специфичне (тј одговор тела на одређени антиген, користи експериментаторима) и ефективна, али сигурно, што доказује недостатак имунског одговора су даване ћелије "празна" ДНА (никаквог утицаја биомолекула).

"Били смо веома задовољни", каже Чанг. "Тако је дивно видети резултате које смо сами предвидели. Ово се не дешава често у биологији. "

Будућност фармаколошке индустрије за циљане лекове

Сада, тим истраживача одражава могућност за нову методу стимулисања специфичних имуних ћелија како би покренула реакцију помоћу ДНК платформе. На основу нове технологије могуће је створити вакцине које се састоје од неколико активних средстава, а такође и промјене циљева за регулацију имунолошког одговора.

Поред тога, нова технологија има потенцијал да развије нове методе циљане терапије, нарочито производњу "циљаних" лекова који се испоручују у строго одређена подручја тела и стога не дају опасне нежељене ефекте.

Коначно, упркос чињеници да се ДНК правац и даље развија, научни рад истраживача из Аризоне има озбиљан примијењен значај за медицину, електронику и друге области.

Чанг и Ианг препознаје да се још много тога треба научити и оптимизирати у методу вакцинације коју презентују, али вриједност открића је неспорна. "Са практичном потврђивањем нашег концепта, сада можемо произвести синтетичке вакцине са неограниченим бројем антигена", закључује Цханг.

Финансијску подршку за научни рад пружили су Министарство одбране САД-а и Национални институти здравља.

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