Ang isang komplikadong sintetikong bakuna batay sa mga molecule ng DNA

Sa paghahanap ng mga paraan upang lumikha ng isang mas ligtas at mas epektibong bakuna, siyentipiko mula sa Institute of Bioproektirovaniya State University sa Arizona (Biodesign Institute sa Arizona State University) ay sumangguni sa isang promising direksyon ay tinatawag na DNA Nanotechnology (DNA Nanotechnology), upang makakuha ng isang ganap na bagong uri ng synthetic bakuna.

Nagtatrabaho sa pag-aaral na inilathala kamakailan sa journal Nano Sulat, isang immunologist Yung Chang (Yung Chang) mula sa Institute of Bioproektirovaniya teamed up sa kanilang mga kasamahan, bukod sa kung saan banggitin isang kilalang dalubhasa sa DNA Nanotechnology Hao Yang (Hao Yan), gawin ang sintesis ng unang mundo ng bakuna na maaaring ligtas at epektibo inihatid sa ang nais na site sa pamamagitan ng paglalagay nito sa isang self-aayos, bulk DNA nanostructures.

"Kapag Hao ipinanukalang upang isaalang-alang ang DNA hindi bilang isang genetic na materyal, ngunit bilang isang gumaganang platform, ako had ang ideya na mag-aplay na ito diskarte sa Immunology", - sabi ni Chang, Associate Professor of Life Sciences School (School of Life Sciences) at isang tagapagpananaliksik sa Center para sa Nakakahawang Sakit at ang Bakuna sa Institute of Bio-Projecting. "Ito ay dapat na magbigay sa amin ng isang mahusay na pagkakataon upang gamitin ang mga carrier ng DNA upang lumikha ng isang sintetiko bakuna."

"Ang pangunahing tanong ay: ligtas ba ito? Nais naming magparami ng grupo ng mga molecule na maaaring maging sanhi ng ligtas at makapangyarihang pagtugon sa katawan. Dahil ang koponan sa ilalim ng pamumuno ni Hao sa loob ng nakaraang ilang taon ay nakatuon sa disenyo ng iba't ibang DNA nanostructures, nagsimula kaming magtulungan upang makahanap ng mga potensyal na lugar para sa pag-apply ng naturang mga istruktura sa larangan ng medisina. "

Ang uniqueness ng paraan na iminungkahi ng mga siyentipiko mula sa Arizona ay nakasalalay sa ang katunayan na ang carrier ng antigen ay isang molecule ng DNA.

Ang multidisciplinary koponan ng pananaliksik kasama rin: nagtapos na estudyante sa byokimika sa University of Arizona, ang unang may-akda ng papel Syaovey Liu (Xiaowei Liu), Propesor Yang Su (Yang Xu), Biochemistry lecturer Yang Liu (Yan Liu), isang mag-aaral mula sa Paaralan ng Biosciences Craig Clifford (Craig Clifford) at Tao Yu (Tao Yu), isang mag-aaral na nagtapos mula sa Sichuan University sa Tsina.

Binibigyang diin ni Chang na ang malawakang pagpapakilala ng pagbabakuna ng populasyon ay humantong sa isa sa mga pinakamahalagang tagumpay ng pampublikong gamot. Ang sining ng paglikha ng mga bakuna ay nakasalalay sa genetic engineering sa pagtatayo ng mga particle na tulad ng virus mula sa mga protina na nagpapasigla sa immune system. Ang ganitong mga particle ay katulad sa istraktura sa mga tunay na virus, ngunit hindi naglalaman ng mapanganib na mga bahagi ng genetiko na nagdudulot ng sakit.

Ang isang mahalagang kalamangan ng DNA nanotechnology, kung saan ang isang biomolecule ay maaaring bigyan ng dalawang- o tatlong-dimensional na hugis, ay ang kakayahang lumikha ng mga tumpak na pamamaraan para sa mga molecule na may kakayahang magsagawa ng mga katangian na katangian ng natural na mga molecule sa katawan.

"Kami ay nag-eksperimento sa iba't ibang laki at hugis ng DNA nanostructures at ilakip biomolecules upang makita kung paano sila umepekto sa katawan," - sabi ni Yang, direktor ng Kagawaran ng Chemistry at byokimika, isang mananaliksik sa Center para Biophysics ng solong molecules (Center para sa Single Molekyul Biophysics) sa Institute of Bio-Projecting. Dahil sa ang diskarte na ang mga siyentipiko na tinatawag na "Biomimicry" ng bakuna na nai-nasubok sa pamamagitan ng mga ito, malapit sa laki at hugis upang ang mga likas na virus particle.

Upang ipakita ang mga prospects ng konsepto nito, ang mga mananaliksik fastened imunnostimuliruyuschy protina streptavidin (STV), pati na rin ang pagpapahusay ng immune tugon sa mga bawal na gamot sa mga indibidwal CPG oligodeoksinukletid pyramidal branched istruktura DNA na payagan ang mga ito upang makakuha ng sa dulo ng isang synthetic bakuna complex.

Una sa lahat, kinailangan ng siyentipikong grupo na patunayan na ang mga target na mga selula ay maaaring sumipsip ng mga nanostructure. Sa pamamagitan ng paglakip ng light-emitting tracer Molekyul sa nanostructures, siyentipiko ay kumbinsido na ang nanostructure ay nararapat na lugar nito sa cell at nananatiling matatag sa ilang oras - sapat na katagalan upang palitawin ang isang immune tugon.

Pagkatapos, sa mga eksperimento sa mice, siyentipiko practiced paghahatid bakuna "load" sa mga cell, na kung saan ay ang unang sa isang chain gumagana ng immune tugon, ang coordinating pakikipag-ugnayan sa pagitan ng iba't ibang mga komponetntami tulad ng antigen-pagtatanghal cell, kabilang ang mga macrophages, sa hugis ng punungkahoy cell at B-cell. Pagkatapos nanostructure ipasok ang cell, sila ay "pinag-aralan" at "ipapakita" sa ibabaw ng cell, kaya na nakikilala nila ang T-cells, white blood cells (red blood cells), na-play ng isang sentral na papel sa proseso ng paglulunsad ng isang proteksiyon na tugon ng katawan. Ang mga selyenteng T, sa turn, ay tumutulong sa mga selulang B na gumawa ng mga antibodies laban sa mga dayuhang antigens.

Upang matiyak na subukan ang lahat ng mga variant, ang mga mananaliksik ay nagtulak sa mga selula sa kumpletong kumplikadong bakuna at ang STV antigen nang hiwalay, pati na rin ang STV antigen na may halo sa CpG amplifier.

Pagkatapos ng 70-araw na panahon, ang mga mananaliksik natagpuan na ang mga daga nabakunahan na may buong bakuna complex, nagpakita ng isang immune tugon na ay 9 na beses mas malakas kumpara sa pinaghalong sanhi ng CPG c STV. Ang pinaka-kapansin-pansin na reaksyon ay pinasimulan ng istraktura ng tetrahedral (pyramidal) form. Gayunman, ang immune tugon sa mga kumplikadong mga bakuna ay kinikilala hindi lamang sa mga tiyak na (ibig sabihin, bilang tugon ng katawan sa isang tiyak na antigen, na ginagamit ng experimenters) at epektibo, ngunit din ligtas, bilang ebedensya sa pamamagitan ng kakulangan ng immune tugon ay ibinibigay sa mga cell "walang laman" DNA (Walang epekto biomolecules).

"Kami ay labis na nasisiyahan," sabi ni Chang. "Napakaganda nito para makita ang mga resulta na inihula natin. Hindi ito madalas mangyari sa biology. "

Ang hinaharap ng industriya ng pharmacological para sa mga target na gamot

Ngayon, ang isang pangkat ng mga mananaliksik ay sumasalamin sa posibleng mga prospect para sa isang bagong paraan ng pagpapasigla ng mga tiyak na immune cells upang ma-trigger ang isang reaksyon sa pamamagitan ng paggamit ng isang DNA platform. Batay sa bagong teknolohiya, posibleng lumikha ng mga bakuna na binubuo ng ilang mga aktibong ahente, at upang baguhin ang mga target para sa regulasyon ng immune response.

Bilang karagdagan, ang bagong teknolohiya ay may potensyal na bumuo ng mga bagong pamamaraan ng naka-target na therapy, sa partikular, ang produksyon ng mga "naka-target na" na gamot na inihatid sa mga mahigpit na itinalagang lugar ng katawan at samakatuwid ay hindi nagbibigay ng mga mapanganib na epekto.

Sa wakas, sa kabila ng katotohanan na ang direksyon ng DNA ay bumubuo pa rin, ang pang-agham na gawain ng mga mananaliksik mula sa Arizona ay may malubhang kahalagahan para sa gamot, electronics at iba pang mga lugar.

Kinikilala ni Chang at Yang na higit pang mga pangangailangan na matutunan at ma-optimize sa paraan ng pagbabakuna na iniharap sa kanila, ngunit ang halaga ng pagtuklas ay hindi maikakaila. "Sa pamamagitan ng praktikal na kumpirmasyon ng aming konsepto, maaari na tayong makagawa ng mga sintetikong bakuna na may walang limitasyong bilang ng mga antigens," concludes Chang.

Ang suporta sa pananalapi para sa gawaing pang-agham ay ibinigay ng Kagawaran ng Tanggulan ng Estados Unidos at ng mga Pambansang Instituto ng Kalusugan.

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