Forskere udvikler, tester nanovaccine for at beskytte mod influenzavirus

For mange af os, et influenzaskud er en efterårsrutine. Smøg et ærme op, tage en nål til overarmen og håbe, at dette års vaccine matcher de virus, der cirkulerer gennem vinteren.

Den mest almindelige metode til at fremstille den vaccine er nu mere end 70 år gammel. Det kræver dyrkning af vira i særlige, patogenfri hønseæg. Det er ikke en hurtig og nem fremstillingsproces. Og, i bedste fald, det giver ufuldstændig beskyttelse.

Forskere fra Iowa State University, University of Iowa og University of Wisconsin-Madison-alle sammen tilknyttet Iowa State's Nanovaccine Institute-arbejder sammen om at udvikle og teste, hvad de mener kunne være en bedre måde at bekæmpe influenza på.

"Det, vi gør, er en helt ny tilgang, sagde Thomas Waldschmidt, associeret direktør for Nanovaccine Institute, Clement T. og Sylvia H. Hanson-lærestolen i immunologi og professor i patologi i Iowa. "Dette er et helt andet boldspil."

Det, forskerne gør, er at indlæse syntetiserede influenzaproteiner i nanopartikler. Disse nanopartikler er omkring 300 milliardtedele af en meter i diameter og er lavet af biologisk nedbrydelige polymerer. Nanopartiklerne inkorporeres i en næsespray og leveres med et snus. Baseret på forundersøgelser, forskere mener, at nanovaccinen vil aktivere begge slags immunceller (T-celler og B-celler) og give beskyttelse i de øvre luftveje (næsen, hals og stemmeboks) og den nedre luftvej (luftrøret og lungerne).

Alt dette kunne betyde bedre beskyttelse mod influenza end nutidens typiske influenzaskud.

Leder efter mere komplet beskyttelse

National Institutes of Health støtter undersøgelsen af ​​en influenza nanovaccine med en femårig, 2,8 millioner dollars tilskud.

Kevin Legge, lektor i patologi i Iowa, leder undersøgelsen. Forskerholdet omfatter også Waldschmidt; Balaji Narasimhan, direktøren for Nanovaccine Institute og en Anson Marston Distinguished Professor in Engineering og Vlasta Klima Balloun Chair i Chemical and Biological Engineering i Iowa State; og Thomas Friedrich, en lektor i patobiologiske videnskaber i Wisconsin.

Indtil nu, forskerne har testet en influenza -nanovaccine på mus, ildere og grise. Den aktuelle undersøgelse kræver også test på aber.

Legge sagde, at dagens influenzavacciner aktiverer B-celler og deres produktion af antistoffer. Disse antistoffer cirkulerer i hele kroppen og angriber vira ved at binde sig til dem, belægning dem og deaktivere dem. Antistoffer signalerer også andre defensive celler til at angribe og ødelægge virussen.

Gnaverundersøgelser har vist, at influenza nanovaccinen driver B-celle- såvel som T-celleaktivitet, sagde Legge. T-celler bekæmper sygdom ved at angribe celler, der er blevet inficeret med en virus.

Aktivering af både B-celler og T-celler giver "et større niveau af beskyttelse, " sagde Legge. "Dette er en mere komplet, robust respons på vaccination."

Legge og Narasimhan sagde, at nanovaccinen også ser ud til at være bedre til at opbygge immunitet i lungerne end nuværende influenzaskud eller influenzatåge, der var almindelig for flere år siden og ikke længere anbefales af centrene for sygdomsbekæmpelse og forebyggelse.

Narasimhan sagde, at der er andre fordele ved en influenza nanovaccine:den kan nemt fyldes med proteiner syntetiseret fra mange forskellige typer influenza, det kan modificeres og produceres hurtigt (forskerne kalder det "plug-and-play"-teknologi), og det kan sikkert opbevares i lange perioder ved stuetemperatur.

Teknologien, han sagde, har potentiale til at markere alle bokse for en bedre influenzavaccine.

At lære mekanismerne, test af forskellige typer

Men der er mere at lære om en influenzananovaccine, før den er tilgængelig hvert efterår.

Legge og Waldschmidt sagde, at de vil forstå, hvordan Nemlig, nanovaccinen giver beskyttelse mod influenza. De ønsker også yderligere at definere, hvordan vaccinen aktiverer et immunrespons fra B-celler og T-celler.

De vil også studere nanovaccines effektivitet mod forskellige typer influenza, inklusive dødelige stammer såsom H5N1, eller fugleinfluenza.

"Vi vil gerne bekræfte, at denne vaccineplatform vil fungere med enhver influenzanyttelast, " sagde Waldschmidt.

Narasimhan sagde, at det også er vigtigt at finde den helt rigtige størrelse af nanopartikler til en influenza-nanovaccine.

"Det er 'Guldlok-problemet' '" sagde han. "For stort er ikke godt, og for lille er ikke godt. Vi leder efter det helt rigtige."

Og, projektet vil omfatte test af influenza -nanovaccinen på nogle af de aber, som Friedrich studerede i Wisconsin.

Det er vigtigt at studere nanovaccinen hos aber, fordi deres luftveje og immunsystem ligner dem hos mennesker, Sagde Friedrich.

"Aber er der for at give os tillid til, at det, der findes i musestudier, virkelig er relevant for mennesker, "sagde han." Og hvis der findes problemer i abestudier, vaccinen kan justeres for at gøre den mere effektiv, før den går til forsøg med mennesker."

Friedrich sagde også, at de aber, der blev brugt i denne undersøgelse, forventes at komme sig efter enhver sygdom og vil blive brugt i andre undersøgelser.

Et mønsterprojekt

På mange måder, Narasimhan sagde, at denne særlige undersøgelse er en model for, hvordan Nanovaccine Institute formodes at fungere.

Studiet, for eksempel, byder på et forskerhold bygget på tværs af institutioner og discipliner. Undersøgelsen blev lanceret med interne tilskud fra Nanovaccine Institute og University of Iowa's Carver Trust Medical Research Initiative. Disse tilskud gav de foreløbige data, der var nødvendige for at vinde et tilskud på flere millioner dollar fra NIH's National Institute of Allergy and Infectious Diseases.

Instituttet voksede fra startfinansiering tildelt i 2013 af Iowa State's Presidential Initiative for Interdisciplinary Research. Narasimhan sagde, at ideen var at skabe et drømmehold af nanovaccine-forskere, der var i stand til at revolutionere sygdomsforebyggelse og -behandling. juni sidste år, State Board of Regents godkendte at gøre initiativet til et komplet forskningsinstitut på Iowa State campus. Det omfatter nu 70 forskere fra 21 institutioner. De studerer i øjeblikket nanovacciner og nanoterapier mod luftvejsinfektioner, neurale lidelser, tropiske sygdomme, kræft og veterinære sygdomme. Indtil nu, instituttets forskere har tiltrukket mere end 18 millioner dollars i bevillinger.

"Vi opretter mini drømmehold for hvert af disse områder, " sagde Narasimhan. "På grund af det konkurrerer vi om tilskud og vinder national og international fremtræden."

Og, på grund af instituttets arbejde, vores efterårsinfluenza-rutine kunne en dag omfatte en dosis nanovaccine.