Ученые Northwestern Medicine разработали более эффективный способ создания нанотерапевтических вакцин и лекарств, согласно новому исследованию, опубликованному в ACS Nano.
«За последнее десятилетие технология сферических нуклеиновых кислот, или SNA, превратилась в широкую терапевтическую платформу для широкого спектра заболеваний, включая рак и другие заболевания», — сказал Чад Миркин, доктор философии, профессор медицины в отделении. Доктор гематологии и онкологии, профессор химии Джорджа Б. Ратмана в Вайнбергском колледже искусств и наук Северо-Западного университета и директор Международного института нанотехнологий, который был ведущим автором исследования.
В лаборатории Миркина исследователи использовали эту технологию SNA в своей работе по разработке прецизионных нанопрепаратов для использования в регуляции генов и в иммунотерапии рака с ограниченными нежелательными побочными эффектами посредством систематического процесса разработки, известного как рациональная вакцинология.
«При разработке вакцин исторически очень мало внимания уделялось структуре вакцины », — сказал Миркин, который также является членом Комплексного онкологического центра Роберта Х. Лурье Северо-Западного университета. «Все внимание уделяется компонентам. Предпосылка рациональной вакцинологии заключается в том, что, хотя компоненты имеют решающее значение, структура не менее важна. То, как вы представляете компоненты вакцины в модульной наноразмерной архитектуре, может оказать существенное влияние на эффективность вакцины, независимо от того, лечение инфекционных заболеваний или рака».
В ходе исследования исследователи сначала проверили эффекты использования различных химических якорных групп для прикрепления олигонуклеотидов — коротких нитей ДНК или РНК — к поверхности липосом для приготовления SNA. Они обнаружили, что при использовании все более гидрофобных якорных групп на основе додекана стабильность наноструктуры значительно улучшалась. При введении в дендритные клетки , полученные из костного мозга мышей, эти более стабильные конструкции SNA демонстрировали улучшенное клеточное поглощение по сравнению с другими версиями SNA, которые были получены с использованием других типов якорных групп с другим химическим составом.
«Мы открыли способ закрепления олигонуклеотидов на поверхности частицы, который меняет общую стабильность конструкции SNA, что имеет решающее значение», — сказал Джаспер Диттмар, доктор философии. студент лаборатории Миркина и соавтор исследования. «Красота архитектуры SNA заключается в том, что она распознается почти всеми типами клеток, включая иммунные клетки, и быстро усваивается. Вы получаете вакцину, которая проникает в важные клетки с желаемой стехиометрией, с желаемым количеством антигенов и адъювантные молекулы».
Затем ученые из лаборатории Миркина загрузили в вакцину SNA OVA1 (модельный пептид, полученный из яичного белка, часто используемый при разработке вакцин) и ввели его мышам с лимфомой. По данным исследования, у мышей, получавших OVA1 SNA, не только было больше полифункциональных Т-клеток (которые считаются эффективными против хронических инфекций и опухолей), но и наблюдалось 21-кратное уменьшение объема опухоли по сравнению с мышами, получавшими физиологический раствор. изучать.
Чтобы оценить воспалительные побочные эффекты вакцины, исследователи затем изучили SNA, чтобы увидеть, активирует ли она чрезмерные иммунные реакции у мышей. У мышей, получавших лечение, не возникал цитокиновый шторм — иногда смертельный побочный эффект иммунотерапии.
Поскольку цитокиновые штормы связаны с тяжелыми случаями заболевания COVID-19, Миркин и его исследовательская группа также создали вакцину SNA, в которой пептид OVA1 был заменен на пептид вируса, вызывающего COVID-19 (пептид CoV), и ввели ее человеку. клетки и, в конечном итоге, мыши. Исследователи обнаружили, что вакцина усиливает антигенспецифический иммунный ответ против COVID-19 с минимальными побочными эффектами.
«В совокупности результаты этого исследования закладывают основу для нового способа разработки и доставки вакцин и других точных методов лечения, независимо от целевого заболевания», — сказал Майкл Евангелопулос, доктор философии. студент лаборатории Миркина и соавтор исследования.
Полученные результаты также подчеркивают важность создания вакцины, сказал Миркин.
«Структура имеет значение», — сказал Миркин. «В области, где мы уделяли очень мало времени изучению структуры вакцин, мы, возможно, упускали из виду лес за деревьями. Именно совокупное понимание компонентов и структурной презентации приводит к созданию эффективного лекарства или нет.»
По его словам, в дальнейшем группа Миркина продолжит разрабатывать различные конфигурации вакцин SNA, чтобы оценить, какие из них являются наиболее эффективными.
«Мы тратим много времени, используя платформу SNA, чтобы выяснить, какие структуры являются наиболее эффективными, а затем пытаемся выяснить, почему это так, что работает, а также почему это работает», — сказал Миркин. «Мы думаем, что, сделав это, мы сможем создать совершенно новое поколение лекарств, основанных на концепции рациональной вакцинологии».
Теги: вакцина, нанороботы
