Nanopartikler kunne tilbyde en ny måde at hjælpe med at udrydde polio på verdensplan

En ny nanopartikelvaccine udviklet af MIT-forskere kan hjælpe med at udrydde polio på verdensplan. Vaccinen, som leverer flere doser på kun én injektion, kunne gøre det lettere at vaccinere børn i fjerntliggende regioner i Pakistan og andre lande, hvor sygdommen stadig findes.

Mens antallet af rapporterede tilfælde af polio faldt med 99 procent på verdensplan mellem 1988 og 2013, ifølge Centers for Disease Control, sygdommen er ikke fuldstændigt udryddet, til dels på grund af vanskeligheden ved at nå børn i fjerntliggende områder for at give dem de to til fire poliovaccineindsprøjtninger, der er nødvendige for at opbygge immunitet.

"At have en one-shot vaccine, der kan fremkalde fuld beskyttelse, kan være meget værdifuldt for at kunne opnå udryddelse, " siger Ana Jaklenec, en forsker ved MIT's Koch Institute for Integrative Cancer Research og en af ​​de ledende forfattere af papiret.

Robert Langer, David H. Koch Institute Professor ved MIT, er også seniorforfatter af undersøgelsen, som fremgår af Proceedings of the National Academy of Sciences ugen den 21. maj. Stephany Tzeng, en tidligere MIT postdoc, der nu er forskningsassistent ved Johns Hopkins University School of Medicine, er avisens hovedforfatter.

"Vi er meget begejstrede for tilgangene og resultaterne i dette papir, som jeg håber en dag vil føre til bedre vacciner til patienter rundt om i verden, "? siger Langer.

Global udryddelse

Der er ingen medicin mod poliovirus, og i omkring 1 procent af tilfældene, det kommer ind i nervesystemet, hvor det kan give lammelser. Den første poliovaccine, også kaldet Salk-vaccinen, blev udviklet i 1950'erne. Denne vaccine består af en inaktiveret version af virussen, som normalt gives som en serie på to til fire injektioner, begynder ved 2 måneders alderen. I 1961, en oral vaccine blev udviklet, som giver en vis beskyttelse med kun én dosis, men er mere effektiv med to til tre doser.

Den orale vaccine, som består af en virus, der har reduceret virulens, men som stadig er levedygtig, er blevet udfaset i de fleste lande, fordi det i meget sjældne tilfælde det kan mutere til en virulent form og forårsage infektion. Det bruges stadig i nogle udviklingslande, imidlertid, fordi det er lettere at indgive dråberne end at nå børn til flere injektioner af Salk-vaccinen.

For at bestræbelserne på at udrydde polio skal lykkes, den orale vaccine skal udfases fuldstændigt, at eliminere risikoen for, at virussen genaktiveres hos en immuniseret person. For flere år siden, Langers laboratorium modtog finansiering fra Bill og Melinda Gates Foundation til at forsøge at udvikle en injicerbar vaccine, der kun kunne gives én gang, men som bærer flere doser.

"Målet er at sikre, at alle globalt er immuniserede, " siger Jaklenec. "Børn i nogle af disse svært tilgængelige udviklingslande har en tendens til ikke at få den fulde serie af skud, der er nødvendige for beskyttelse."

For at skabe en vaccine med en enkelt injektion, MIT-teamet indkapslede den inaktiverede poliovaccine i en bionedbrydelig polymer kendt som PLGA. Denne polymer kan designes til at nedbrydes efter en vis periode, giver forskerne mulighed for at kontrollere, hvornår vaccinen frigives.

"Der er altid en lille smule vaccine, der er tilbage på overfladen eller meget tæt på overfladen af ​​partiklen, og så snart vi putter det i kroppen, hvad der er på overfladen kan bare diffundere væk. Det er det første udbrud, " siger Tzeng. "Så sidder partiklerne på injektionsstedet og over tid, efterhånden som polymeren nedbrydes, de frigiver vaccinen i stød på definerede tidspunkter, baseret på nedbrydningshastigheden af ​​polymeren."

Forskerne måtte overvinde en stor hindring, der har hindret tidligere bestræbelser på at bruge PLGA til levering af poliovaccine:Polymeren nedbrydes til biprodukter kaldet glykolsyre og mælkesyre, og disse syrer kan skade virussen, så den ikke længere fremkalder den rigtige form for antistofrespons.

For at forhindre dette i at ske, MIT-teamet tilføjede positivt ladede polymerer til deres partikler. Disse polymerer fungerer som "protonsvampe, "opsuger ekstra protoner og gør miljøet mindre surt, tillader virussen at forblive stabil i kroppen.

Vellykket immunisering

I den PNAS undersøgelse, forskerne designede partikler, der ville levere et indledende udbrud på tidspunktet for injektion, efterfulgt af en anden udgivelse omkring 25 dage senere. De sprøjtede partiklerne ind i rotter, sendte derefter blodprøver fra de immuniserede rotter til Centers for Disease Control til test. Disse undersøgelser afslørede, at blodprøverne fra rotter immuniseret med enkelt-injektionspartikelvaccinen havde et antistofrespons mod poliovirus lige så stærkt som eller stærkere end, antistoffer fra rotter, der modtog to injektioner af Salk poliovaccine.

For at levere mere end to doser, forskerne siger, at de kunne designe partikler, der frigiver vaccine ved injektion og en måned senere, og bland dem med partikler, der frigives ved injektion og to måneder senere, resulterer i tre overordnede doser, hver med en måneds mellemrum. De polymerer, som forskerne brugte i vaccinerne, er allerede FDA-godkendt til brug på mennesker, så de håber snart at kunne teste vaccinerne i kliniske forsøg.

Forskerne arbejder også på at anvende denne tilgang til at skabe stabile, enkeltinjektionsvacciner mod andre vira såsom ebola og hiv.