Nanoparticulele revoluționează domeniul vaccinurilor

Vineri, 27 septembrie 2013.- Multe virusuri și bacterii infectează oamenii prin suprafețe mucoase, cum ar fi plămânii, tracturile gastro-intestinale și reproductive. Inginerii de la Massachusetts Institute of Technology (MIT), din Statele Unite, au dezvoltat un nou tip de nanoparticule care protejează vaccinul, astfel încât să poată genera un răspuns imun puternic nu numai în plămâni, ci și în suprafețe mucoase departe de locul de vaccinare, cum ar fi tractul gastrointestinal și reproducător.

Aceste vaccinuri pot ajuta la protejarea împotriva gripei și a altor virusuri respiratorii sau pot preveni bolile cu transmitere sexuală, cum ar fi virusul imunodeficienței umane (HIV), virusul herpes simplex și papilomavirusul uman (HPV), potrivit Darrell Irvine, profesor de Știință a Materialelor și Inginerie Biologică la MIT și liderul cercetării.
"Acesta este un bun exemplu de proiect în care aceeași tehnologie poate fi aplicată în cancer și boli infecțioase. Este o platformă tehnologică pentru a oferi un vaccin interesant", a spus Irvine, care este membru al MIT Koch Institute pentru Cercetarea integrală a cancerului și Institutul Ragon din Massachusetts General Hospital, MIT și Universitatea Harvard.
Irvine și colegii săi descriu caracteristicile vaccinului cu nanoparticule în numărul de miercuri al revistei „Science Translational Medicine”. Doar o mână de vaccinuri mucoase au fost aprobate pentru uz uman, cel mai cunoscut exemplu fiind cel al Sabin polio, care este administrat pe cale orală și absorbit în tractul digestiv; pe lângă un anti-gripă care se administrează prin spray nazal și vaccinuri împotriva holerei, rotavirusului și febrei tifoide.
Pentru a crea modalități mai bune de a administra aceste tipuri de vaccinuri, Irvine și colegii săi le-au construit pe o nanoparticula dezvoltată în urmă cu doi ani. Fragmentele de proteine ​​care compun vaccinul sunt închise într-o sferă a mai multor straturi de lipide care sunt „legate” chimic, ceea ce face ca particulele să dureze mai mult în interiorul corpului. „Este ca și cum ai trece de la o bulă de săpun la o anvelopă de cauciuc. Este mult mai rezistent chimic”, a spus Irvine.
Aceasta permite particulelor să reziste la dezintegrare odată ce ajung în plămâni. Cu acest ambalaj mai rezistent, proteina rămâne în plămâni suficient de lungă pentru ca celulele imune care acoperă suprafața plămânilor să o înțeleagă și să se livreze celulelor T. Activarea celulelor T este un pas critic al sistemului imunitar pentru formează o amintire a particulelor de vaccin, astfel încât să fii pregătit să răspunzi din nou în timpul unei infecții.
În studiile efectuate cu șoareci, cercetătorii au descoperit că antigenele HIV sau cancer încapsulate în nanoparticule au fost absorbite de celulele imune cu mult mai mult succes decât vaccinul dat la plămâni sau sub piele, fără a fi prins în nanoparticule. HIV nu infectează șoarecii, așa că pentru a testa răspunsul imun generat de vaccinuri, cercetătorii au infectat șoarecii cu o versiune a virusului vaccinului, care a fost concepută pentru a produce proteina HIV livrată de vaccin. .
Șoarecii vaccinați cu nanoparticule au putut să conțină rapid virusul și să-l împiedice să scape din plămâni. Astfel, virusul vaccinia se răspândește în ovare înainte de infecție, dar cercetătorii au descoperit că ovarele de șoareci vaccinați cu nanoparticule erau nedetectabile, în timp ce concentrații virale semnificative au fost găsite la rozătoare care au primit alte forme ale vaccinului. .
Rozătoarele care au primit vaccinul cu nanoparticule au pierdut o cantitate mică de greutate după infecție, dar apoi s-au recuperat complet. „Livrarea vaccinului pe suprafața mucoasei sub formă de nanocapsule ne-a permis să blocăm complet infecția sistemică”, a spus Irvine.
Oamenii de știință au descoperit, de asemenea, o prezență puternică a celulelor T de memorie pe suprafețe mucoase îndepărtate, inclusiv în tractul digestiv și reproductiv. „Se lucrează în continuare pentru a vedea dacă modelele observate la șoareci se reproduc complet la om”, a spus Irvine.
Particulele pot promite, de asemenea, administrarea vaccinurilor împotriva cancerului, care stimulează sistemul imunitar al organismului să distrugă tumorile. Pentru a demonstra acest lucru, tumorile de melanom au fost implantate la șoarecii care au fost concepute pentru a exprima ovalbumină, o proteină găsită în albusul de ou și trei zile mai târziu, au fost vaccinați cu ovalbumină, constatând că șoarecii care au primit vaccinul în nanoparticule Au îndepărtat complet tumorile, în timp ce rozătoarele care au primit vaccinul neacoperit nu.