Ένα σύνθετο συνθετικό εμβόλιο που βασίζεται σε μόρια ϋΝΑ

Στην αναζήτηση τρόπων για τη δημιουργία ενός ασφαλέστερου και πιο αποτελεσματικά εμβόλια, οι επιστήμονες από το Ινστιτούτο του Πανεπιστημίου της Bioproektirovaniya στην Αριζόνα (Biodesign Ινστιτούτο στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα) μετατράπηκε σε μια πολλά υποσχόμενη κατεύθυνση ονομάζεται DNA νανοτεχνολογία (DNA νανοτεχνολογία), για να πάρει ένα εντελώς νέο είδος συνθετικών εμβολίων.

Η εργασία σχετικά με τη μελέτη που δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο περιοδικό Nano Letters, ανοσολόγος Yung Chang (Yung Chang) από το Ινστιτούτο Bioproektirovaniya συνεργάστηκε με τους συναδέλφους τους, μεταξύ των οποίων αναφέρουμε ένα διάσημο εμπειρογνώμονα σχετικά με το DNA νανοτεχνολογία Χάο Γιανγκ (Hao Yan), για να συνθέσουν μια πρώτη ο κόσμος των εμβολίων που μπορούν ακίνδυνα και αποτελεσματικά να παραδοθεί στο επιθυμητό σημείο, τοποθετώντας το σε μια αυτο-οργάνωση, χύμα νανοδομές DNA.

«Όταν Hao πρότεινε να εξεταστεί το DNA όχι ως γενετικό υλικό, αλλά και ως πλατφόρμα εργασίας, είχα την ιδέα να εφαρμόσει αυτή την προσέγγιση στην Ανοσολογία», - λέει ο Chang, Αναπληρωτής Καθηγητής Life Sciences School (Σχολή Επιστημών Ζωής) και ερευνητής στο Κέντρο Ειδικών Λοιμώξεων και το εμβόλιο στο Ινστιτούτο Bio-Projecting. "Αυτό έπρεπε να μας δώσει μια εξαιρετική ευκαιρία να χρησιμοποιήσουμε φορείς DNA για να δημιουργήσουμε ένα συνθετικό εμβόλιο."

"Το κύριο ερώτημα ήταν: είναι ασφαλές; Θέλαμε να αναπαράγαμε μια ομάδα μορίων που θα μπορούσαν να προκαλέσουν μια ασφαλή και ισχυρή ανοσολογική απόκριση στο σώμα. Καθώς η ομάδα με επικεφαλής τον Hao κατά τα τελευταία χρόνια ασχολείται με την κατασκευή των διαφόρων νανοδομών DNA, έχουμε αρχίσει να συνεργάζονται για να βρει πιθανές περιοχές εφαρμογής των εν λόγω δομών στον τομέα της ιατρικής. "

Η μοναδικότητα της μεθόδου που προτείνουν οι επιστήμονες από την Αριζόνα έγκειται στο γεγονός ότι ο φορέας του αντιγόνου είναι μόριο ϋΝΑ.

Η διεπιστημονική ερευνητική ομάδα περιλαμβάνονται επίσης: μεταπτυχιακός φοιτητής στη βιοχημεία στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα, η πρώτη συγγραφέας της εργασίας Syaovey Liu (Xiaowei Liu), ο καθηγητής Γιανγκ Σου (Yang Xu), Βιοχημείας καθηγητής Yang Liu (Yan Liu), ένας φοιτητής της Σχολής Βιοεπιστημών Craig Clifford (Craig Clifford) και Yu Tao (Τάο Γιου), ένας μεταπτυχιακός φοιτητής από το Πανεπιστήμιο του Σιτσουάν στην Κίνα.

Ο Chang υπογραμμίζει ότι η εκτεταμένη εισαγωγή του εμβολιασμού του πληθυσμού έχει οδηγήσει σε έναν από τους σημαντικότερους θρίαμβους της δημόσιας ιατρικής. Η τέχνη της δημιουργίας εμβολίων βασίζεται στη γενετική μηχανική στην κατασκευή σωματιδίων που μοιάζουν με ιούς από πρωτεΐνες που διεγείρουν το ανοσοποιητικό σύστημα. Τέτοια σωματίδια είναι παρόμοια σε δομή με πραγματικούς ιούς, αλλά δεν περιέχουν τα επικίνδυνα γενετικά συστατικά που προκαλούν ασθένειες.

Ένα σημαντικό πλεονέκτημα της νανοτεχνολογίας του DNA, στο οποίο ένα βιομόριο μπορεί να δοθεί σε σχήμα δύο ή τριών διαστάσεων, είναι η ικανότητα να δημιουργούνται πολύ ακριβείς μέθοδοι για μόρια ικανά να εκτελούν λειτουργίες χαρακτηριστικές των φυσικών μορίων στο σώμα.

«Έχουμε πειραματιστεί με διαφορετικά μεγέθη και σχήματα των νανοδομών του DNA και να επισυνάψετε βιομόρια για να δούμε πώς θα αντιδράσει το σώμα», - λέει ο Yang, διευθυντής του Τμήματος Χημείας και Βιοχημείας, ερευνητής στο Κέντρο Βιοφυσικής του μορίου (Κέντρο Ενιαίος μόριο Βιοφυσικής) στο Ινστιτούτο Bio-Projecting. Λόγω της προσέγγισης ότι οι επιστήμονες που ονομάζεται «βιομίμηση» των εμβολίων που έχουν δοκιμαστεί από αυτούς, κοντά στο μέγεθος και το σχήμα των φυσικών σωματιδίων του ιού.

Για να δείξουμε τις προοπτικές της έννοιας της, οι ερευνητές στερεώνονται imunnostimuliruyuschy στρεπταβιδίνης πρωτεΐνης (STV), καθώς και η ενίσχυση της ανοσοαπόκρισης στο φάρμακο σε ατομικά CpG oligodeoksinukletid πυραμιδική διακλαδισμένες δομές DNA που θα τους επιτρέψει να πάρει στο τέλος ενός συνθετικού συμπλόκου εμβόλιο.

Πρώτα απ 'όλα, η επιστημονική ομάδα έπρεπε να αποδείξει ότι τα κύτταρα στόχους μπορούν να απορροφήσουν νανοδομές. Με την προσάρτηση ενός εκπομπής φωτός μόριο ιχνηθέτη στις νανοδομές, οι επιστήμονες ήταν πεπεισμένοι ότι η νανοδομή είναι δικαιωματική θέση του στο κύτταρο και παραμένει σταθερό για μερικές ώρες - αρκετό καιρό για να πυροδοτήσουν μία ανοσοαπόκριση.

Τότε, στα πειράματα σε ποντίκια, οι επιστήμονες ασκείται παροχής εμβολίου «φορτίο» στα κύτταρα, τα οποία είναι η πρώτη από μια αλυσίδα λειτουργούσα ανοσοαπόκριση, η συντονιστική αλληλεπίδραση μεταξύ των διαφόρων komponetntami όπως αντιγονοπαρουσιαστικά κύτταρα, συμπεριλαμβανομένων μακροφάγων, δενδριτικών κυττάρων και Β-κυττάρων. Μετά νανοδομής εισέλθουν στο κύτταρο, είναι «αναλύονται» και «εμφανίζονται» στην κυτταρική επιφάνεια, έτσι ώστε να αναγνωρίζουν Τ-κύτταρα, τα λευκά αιμοσφαίρια (ερυθροκύτταρα), οι οποίες διαδραματίζουν έναν κεντρικό ρόλο στη διαδικασία της έναρξης ενός προστατευτικής απόκρισης του σώματος. Τα Τ κύτταρα, με τη σειρά τους, βοηθούν τα Β κύτταρα να παράγουν αντισώματα κατά των ξένων αντιγόνων.

Για να ελεγχθούν αξιόπιστα όλες οι παραλλαγές, οι ερευνητές έβαλαν ένεση στα κύτταρα τόσο στο πλήρες σύμπλεγμα εμβολίου όσο και στο αντιγόνο STV χωριστά, καθώς επίσης και στο αντιγόνο STV αναμεμειγμένο με τον ενισχυτή CpG.

Μετά περίοδο 70 ημερών, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα ποντίκια που ανοσοποιήθηκαν με το πλήρες σύμπλοκο εμβόλιο, έδειξε μια ανοσολογική απόκριση που είναι 9 φορές ισχυρότερη σε σύγκριση με το μείγμα που προκαλείται από STV CpG c. Η πιο αισθητή αντίδραση ξεκίνησε από τη δομή της τετραεδρικής (πυραμιδοειδούς) μορφής. Ωστόσο, η ανοσολογική απόκριση στο σύμπλοκο εμβόλιο αναγνωρίζεται όχι μόνο την ειδική (δηλαδή, αντίδραση του σώματος σε ένα συγκεκριμένο αντιγόνο, που χρησιμοποιείται από πειραματιστές) και αποτελεσματική, αλλά και ασφαλής, όπως αποδεικνύεται από την έλλειψη ανοσολογικής απόκρισης χορηγούνται σε κύτταρα «άδειο» DNA (κανένα βιομόρια εδράνου).

"Ήμασταν πολύ ευχαριστημένοι", λέει ο Chang. "Είναι τόσο υπέροχο να βλέπουμε τα αποτελέσματα που προβλέψαμε οι ίδιοι. Αυτό δεν συμβαίνει συχνά στη βιολογία ».

Το μέλλον της φαρμακολογικής βιομηχανίας για στοχοθετημένα φάρμακα

Τώρα, μια ομάδα ερευνητών αντικατοπτρίζει τις πιθανές προοπτικές μιας νέας μεθόδου διέγερσης συγκεκριμένων κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος προκειμένου να ενεργοποιηθεί μια αντίδραση χρησιμοποιώντας μια πλατφόρμα DNA. Με βάση τη νέα τεχνολογία, είναι δυνατό να δημιουργηθούν εμβόλια που αποτελούνται από διάφορους δραστικούς παράγοντες, αλλά και να αλλάξουν οι στόχοι για τη ρύθμιση της ανοσοαπόκρισης.

Επιπλέον, η νέα τεχνολογία έχει τη δυνατότητα να αναπτύξει νέες μεθόδους στοχευμένης θεραπείας, ειδικότερα την παραγωγή «στοχοθετημένων» φαρμάκων που παρέχονται σε αυστηρά καθορισμένες περιοχές του σώματος και συνεπώς δεν προκαλούν επικίνδυνες παρενέργειες.

Τέλος, παρά το γεγονός ότι η κατεύθυνση του DNA εξακολουθεί να αναπτύσσεται, το επιστημονικό έργο των ερευνητών από την Αριζόνα έχει μια σοβαρή σημασία για την ιατρική, την ηλεκτρονική και άλλους τομείς.

Ο Chang και ο Yang αναγνωρίζουν ότι πρέπει να μάθουν και να βελτιστοποιηθούν πολύ περισσότερο με τη μέθοδο εμβολιασμού που παρουσιάζουν, αλλά η αξία της ανακάλυψης είναι αναμφισβήτητη. "Με την πρακτική επιβεβαίωση της ιδέας μας, μπορούμε τώρα να παράγουμε συνθετικά εμβόλια με απεριόριστο αριθμό αντιγόνων", καταλήγει ο Chang.

Χρηματοδοτική υποστήριξη για επιστημονική εργασία δόθηκε από το Υπουργείο Άμυνας των ΗΠΑ και τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας.

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