חיסון סינתטי מורכב המבוסס על מולקולות דנ"א

בחיפוש דרכים ליצירת חיסונים בטוחים ויעילים יותר, מדענים ממכון סטייט Bioproektirovaniya באריזונה (מכון Biodesign באונ' אריזונה) פנו לכיוון מבטיח נקרא DNA ננוטכנולוגיה (ננוטכנולוגיה DNA), כדי לקבל סוג חדש לחלוטין של חיסונים סינטטיים.

עבודה על המחקר שהתפרסם באחרונה בכתב מכתבי ננו העת, אימונולוג יונג צ'אנג (יונג צ'אנג) ממכון Bioproektirovaniya התחבר עם עמיתיהם, ביניהם מזכיר מומחה בעל שם על ננוטכנולוגיה DNA האו יאנג (האו יאן), לסנתז ראשון תרכובת חיסונים עולמית, אשר יכול להיות מועבר בבטחה וביעילות לאתרים הרצויים על ידי הצבת אותו על עצמית, דנ"א DNA בתפזורת.

"כאשר האו הציע לשקול את ה- DNA לא בתור חומר גנטי, אבל כפלטפורמה עבודה, היה לי רעיון ליישם גישה זו באימונולוגיה", - אומר צ'אנג, פרופסור חבר בבית הספר מדעי החיים (ביה"ס למדעי החיים) וחוקר במרכז למחלות מדבקות ואת החיסון במכון ביו-הקרנה. "זה היה אמור לתת לנו הזדמנות מצוינת להשתמש בנשאים DNA כדי ליצור חיסון סינתטי."

"השאלה העיקרית היתה: האם זה בטוח? רצינו לשחזר קבוצה של מולקולות שעלולות לגרום לתגובה חיסונית בטוחה וחזקה בגוף. מאז הצוות בהנהגת האו בשנים האחרונות עוסקת בעיצוב של ננו-דנ"א שונים, התחלנו לעבוד יחד כדי למצוא אזורים אפשריים של יישום מבנים כאלה בתחום הרפואה ".

הייחודיות של השיטה המוצעת על ידי מדענים מאריזונה טמונה בעובדה כי המוביל של האנטיגן הוא מולקולת דנ"א.

צוות המחקר הרב תחומי כלל גם: סטודנטית לתואר שני בביוכימיה באוניברסיטת אריזונה, המחבר הראשון של המאמר Syaovey ליו (שיאויי ליו), פרופ 'יאנג סו (יאנג שו), מרצה ביוכימיה יאנג ליו (יאן ליו), תלמיד מבית הספר Biosciences קרייג קליפורד (קרייג קליפורד) וטאו יו (טאו יו), סטודנט לתואר שני מאוניברסיטת סיצ'ואן בסין.

צ'נג מדגיש כי ההקדמה הרחבה של חיסון האוכלוסייה הובילה לאחד הניצחונות המשמעותיים ביותר של הרפואה הציבורית. אמנות החיסונים נשענת על הנדסה גנטית בבניית חלקיקים דמויי וירוסים מחלבונים הממריצים את המערכת החיסונית. חלקיקים כאלה דומים במבנה לוירוסים אמיתיים, אך אינם מכילים את המרכיבים הגנטיים המסוכנים הגורמים למחלה.

יתרון חשוב של ננוטכנולוגיה של דנ"א, שבו ביומולקולה ניתן לתת צורה דו מימדי או תלת מימדי, הוא היכולת ליצור שיטות מדויקות מאוד עבור מולקולות מסוגל לבצע פונקציות המאפיינות מולקולות טבעיות בגוף.

"ערכנו ניסויים עם בגדלים וצורות שונות של DNA ננו ולצרף biomolecules לראות איך הם מגיבים בגוף," - אומר יאנג, מנהל המחלקה לכימיה וביוכימיה, חוקרת במרכז ביופיזיקה של מולקולות בודדות (המרכז ביופיזיקה מולקולה בודדת) במכון לביו-פרוג'קט. הודות לגישה כי מדענים מכנים "biomimicry", מתחמי החיסון שנבדקו על ידם מתקרבים לגודל ולצורה לחלקיקים הטבעיים של הנגיף.

כדי להראות את סיכויי התפיסה שלה, החוקרים מהודקים streptavidin חלבון imunnostimuliruyuschy (STV), כמו גם לשפר את התגובה החיסונית לתרופה במבני דנ"א מסועף פירמידת פרט CPG oligodeoksinukletid שיאפשר להם לקבל בסופו של דבר קומפלקס חיסון סינטטי.

ראשית, על הקבוצה המדעית להוכיח שתאי מטרה יכולים לספוג ננו-מבנים. על ידי הצמדת מולקולות נותבו פולטות אור אל ננו, מדענים היו משוכנעים כי ננו-המבנה הוא מקומה הראוי התא נשאר יציב למשך מספר שעות - מספיק זמן כדי לעורר תגובה חיסונית.

ואז, בניסויים על עכברים, מדענים מתורגל העברת החיסון "עומס" על התאים, אשר הם הראשונים בשרשרת מתפקדת התגובה החיסונית, האינטראקציה תיאום בין komponetntami שונים כמו תאים מציגי אנטיגן, כולל מקרופאגים, תאים דנדריטים ו- B-תאי. לאחר ננו-מבנה להיכנס לתא, הם "נתחו" ו "מוצגים" על פני התא, כך שהם מכירים תאי T, תאי דם לבנים (כדוריות דם אדום), אשר ממלאים תפקיד מרכזי בתהליך של השקת תגובה הגנתית בגופם. תאי T, בתורם, מסייעים לתאי B לייצר נוגדנים כנגד אנטיגנים זרים.

כדי לבדוק באופן מהימן את כל הווריאנטים, החוקרים הזריקו לתאים את מכלול החיסון המלא ואת האנטיגן STV בנפרד, כמו גם את האנטיגן STV מעורב עם מגבר CpG.

לאחר 70 יום, החוקרים מצאו כי עכברים שחוסנו במכלול החיסונים המלא הפגינו תגובה חיסונית פי 9 יותר חזקה מאשר התרכובת CpG-c-STV-Induced. התגובה הבולטת ביותר נבעה על ידי המבנה של הטטרהראלד (פירמידה). עם זאת, התגובה החיסונית למתחם חיסון מוכרת לא רק מסוים (כמו למשל, התגובה של הגוף אנטיגן ספציפי, המשמש הנסיינים) ואפקטיבי, אלא גם בטוח, כפי שמעידים על חוסר התגובה החיסונית מנוהלות לתאים "ריק" DNA (לא biomolecules נושאת).

"היינו מרוצים מאוד, "אומר צ'נג. "זה כל כך נפלא לראות את התוצאות שאנחנו עצמנו חזה. זה לא קורה לעתים קרובות בביולוגיה ".

העתיד של תעשיית התרופות עבור תרופות ממוקדות

עכשיו, צוות של חוקרים משקף על הסיכויים האפשריים עבור שיטה חדשה של גירוי תאים חיסוניים ספציפיים על מנת להפעיל תגובה באמצעות פלטפורמת דנ"א. על בסיס הטכנולוגיה החדשה, ניתן ליצור חיסונים המורכבים מכמה סוכנים פעילים, וכן לשנות את היעדים להסדרת התגובה החיסונית.

בנוסף, הטכנולוגיה החדשה יש פוטנציאל לפתח שיטות חדשות של טיפול ממוקד, בפרט, ייצור של תרופות "ממוקדות" אשר מועברים באזורים המיועדים אך ורק של הגוף ולכן לא נותנים תופעות לוואי מסוכנות.

לבסוף, למרות העובדה כי כיוון ה- DNA עדיין מתפתח, העבודה המדעית של חוקרים מאריזונה יש חשיבות שימושית רצינית עבור תרופות, אלקטרוניקה בתחומים אחרים.

צ'אנג ויאנג מכירים בכך שיש ללמוד הרבה יותר ולבצע אופטימיזציה בשיטת החיסון המוצגת על-ידם, אך ערך התגלית אינו מוטל בספק. "עם אישור מעשי של הרעיון שלנו, אנו יכולים לייצר חיסונים סינתטיים עם מספר בלתי מוגבל של אנטיגנים", מסכם צ'אנג.

תמיכה כספית עבור עבודה מדעית סופק על ידי משרד ההגנה האמריקאי והמכונים הלאומיים לבריאות.

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