Virus-efterlignende nanopartikler kan stimulere langvarig immunitet

Emory postdoktor Sudhir Pai Kasturi, Ph.d., skabte små partikler besat med molekyler, der tænder på betalingslignende receptorer. Han arbejdede sammen med kollegaen Niren Murthy, Ph.d., lektor i Wallace H. Coulter Institut for Biomedicinsk Teknik ved Georgia Tech og Emory University.

Vaccineforskere siger, at deres "hellige gral" er at stimulere immunitet, der varer livet ud. Levende virale vacciner som kopper eller gul feber vacciner giver immunbeskyttelse, der varer flere årtier, men trods deres succes, forskere har været i mørket om, hvordan de fremkalder en sådan langvarig immunitet.

Forskere ved Emory Vaccine Center har designet små nanopartikler, der ligner vira i størrelse og immunologisk sammensætning, og som fremkalder livslang immunitet hos mus. De designede partiklerne til at efterligne de immunstimulerende virkninger af en af ​​de mest succesrige vacciner, der nogensinde er udviklet - gul febervaccinen. Partiklerne, fremstillet af bionedbrydelige polymerer har komponenter, der aktiverer to forskellige dele af det medfødte immunsystem og kan bruges i flæng med materiale fra mange forskellige bakterier eller vira.

Resultaterne er beskrevet i denne uges udgave af Natur .

"Disse resultater adresserer et mangeårigt puslespil inden for vaccinologi:hvordan fremkalder vellykkede vacciner langvarig immunitet?" Siger seniorforfatter Bali Pulendran, Ph.d., Charles Howard Candler professor i patologi og laboratoriemedicin ved Emory University School of Medicine og en forsker ved Yerkes National Primate Research Center.

"Disse partikler kunne give en øjeblikkelig måde at strække knappe forsyninger, når adgangen til viralt materiale er begrænset, såsom pandemisk influenza eller under en ny infektion. Ud over, der er mange sygdomme, såsom hiv, malaria, tuberkulose og dengue, der stadig mangler effektive vacciner, hvor vi forventer, at denne type immunitetsforstærker kan spille en rolle. ”

En injektion af den levende virale gule febervaccine, udviklet i 1930'erne af Nobelprisvinderen Max Theiler, kan beskytte mod sygdomsfremkaldende former for virussen i årtier. Pulendran og hans kolleger har undersøgt, hvordan mennesker reagerer på vaccinen mod gul feber, i håbet om at efterligne det.

For flere år siden, de fastslog, at vaccinen mod gul feber stimulerede flere Toll -lignende receptorer (TLR'er) i det medfødte immunsystem. TLR findes i insekter såvel som pattedyr, fugle og fisk. De er molekyler udtrykt af celler, der kan fornemme stumper af vira, bakterier og parasitter og kan aktivere immunsystemet. Pulendrans gruppe demonstrerede, at immunsystemet følte vaccinen mod gul feber via flere TLR'er, og at dette var påkrævet for immuniteten induceret af vaccinen.

“TLR’er er som den sjette sans i vores kroppe, fordi de har en udsøgt evne til at fornemme vira og bakterier, og formidle disse oplysninger for at stimulere immunresponset, ”Siger Pulendran. "Vi fandt ud af, at for at få det bedste immunrespons, du skal ramme mere end én slags Toll -lignende receptor. Vores mål var at skabe en syntetisk partikel, der udfører denne opgave. ”

Emory postdoktor Sudhir Pai Kasturi, Ph.d., skabte små partikler besat med molekyler, der tænder på betalingslignende receptorer. Han arbejdede sammen med kollegaen Niren Murthy, Ph.d., lektor i Wallace H. Coulter Institut for Biomedicinsk Teknik ved Georgia Tech og Emory University.

"Vi er meget begejstrede for at bygge videre på denne platform til at designe forbedrede vacciner til eksisterende og nye infektionssygdomme," siger Kasturi, den primære forfatter, der arbejder i Pulendrans laboratorium på Emory Vaccine Center. En af partiklernes komponenter er MPL (monophosphoryl lipid A), en komponent i bakteriecellevægge, og den anden er imiquimod, et kemikalie, der efterligner virkningerne af viralt RNA. Partiklerne er lavet af PLGA -poly (mælkesyre) -co- (glycolsyre) - en syntetisk polymer, der bruges til bionedbrydelige podninger og suturer.

Alle tre komponenter er FDA -godkendte til individuel brug. I flere årtier har det eneste FDA -godkendte vaccinetilsætningsstof var alun, indtil en livmoderhalskræftvaccine indeholdende MPL blev godkendt i 2009. På grund af immunsystemforskelle mellem mus og aber, forskerne erstattede imiquimod med den relaterede kemiske resiquimod til abeforsøg.

Hos mus, partiklerne kan stimulere produktionen af ​​antistoffer mod proteiner fra influenzavirus eller miltbrandbakterier flere størrelsesordener mere effektivt end alun, fandt forfatterne. Ud over, immuncellerne vedvarer i lymfeknuder i mindst 18 måneder, næsten en mus levetid. I forsøg med aber, nanopartikler med viralt protein kunne fremkalde robuste reaktioner, der er større end fem gange svaret induceret af en dosis af det samme virale protein givet af sig selv, uden nanopartikler.