Ученые исследуют новый класс синтетических вакцин
Ученые из Института Biodesign при Университете штата Аризона обратились к перспективной области ДНК-нанотехнологий, чтобы создать совершенно новый класс синтетических вакцин.
В исследовании, опубликованном в журнале Nano Letters, иммунолог Юнг Чанг и её коллеги, включая инноватора в области ДНК-нанотехнологий Хао Яна, разработали первый вакцинный комплекс, который можно безопасно и эффективно доставлять, используя самособирающиеся трёхмерные ДНК-наноструктуры в качестве платформы.
"Когда Хао стал рассматривать ДНК не как генетический материал, а как строительный, это заставило меня задуматься о возможных применениях в иммунологии", — сказала Чанг.
ДНК-нанотехнологии, где молекула жизни может быть собрана в 2D и 3D формы, имеют преимущество программируемой системы, которая может точно организовывать молекулы, имитируя действия природных молекул в организме.
"Мы хотели протестировать несколько различных размеров и форм ДНК-наноструктур и прикрепить к ним молекулы, чтобы увидеть, могут ли они запустить иммунный ответ", — сказал Ян.
В качестве доказательства концепции они прикрепили к отдельным пирамидальным и разветвленным ДНК-структурам модель иммуностимулирующего белка стрептавидин (STV) и усиливающий иммунный ответ адъювант (CpG олигодезоксинуклеотиды), создав свои синтетические вакцинные комплексы.
Ключевые результаты:
- Наноконструкции успешно поглощались целевыми клетками и оставались стабильными в течение нескольких часов.
- В испытаниях на мышах вакцинный комплекс доставлялся к клеткам, которые первыми реагируют на запуск иммунного ответа (антиген-презентирующим клеткам: макрофагам, дендритным клеткам и B-клеткам).
- За 70 дней у мышей, иммунизированных полным вакцинным комплексом, развился более сильный иммунный ответ — до 9 раз выше, чем при использовании простой смеси CpG и STV.
- Пирамидальная (тетраэдрическая) структура вызвала наибольший иммунный ответ.
- Ответ был специфичным, эффективным и безопасным: сама по себе ДНК-платформа не вызывала иммунной реакции.
"Мы были очень довольны. Приятно видеть результаты, которые мы предсказывали. В биологии так бывает нечасто", — отметила Чанг.
Исследователи видят перспективы в разработке вакцин, требующих нескольких компонентов, или в настройке мишеней для адаптации иммунного ответа. Также существует потенциал для создания целевых терапевтических средств, подобных некоторым новым поколениям противораковых препаратов.
"С этим доказательством концепции спектр антигенов, которые мы могли бы использовать для разработки синтетических вакцин, действительно безграничен", — заключила Чанг.