Nowe szczepionki przeciwko biomateriałom mają na celu odeprzeć przyszłe zagrożenia pandemiczne.
„Znajdź to. Zabij to”, jest przesłanką stojącą za nowymi szczepionkami opartymi na biomateriałach, które eksperci opracowują, aby odeprzeć przyszłe patogeny lub zarazki, które mogą zagrażać zdrowiu ludzkiemu.
Planując szczepionki nowej generacji, naukowcy opierają się na idei, że struktura przyszłego patogenu na skalę pandemii będzie podobna do tej, o której już wiedzą. Nowa klasa szczepionek jest opracowywana w celu doładowania układu odpornościowego, aby pomóc organizmowi szybko reagować na szereg zagrażających mu patogenów.
Kolejną zaletą nowych szczepionek na bazie biomateriałów jest to, że są również stabilne w przechowywaniu, co oznacza, że nie musiałyby być przechowywane w lodówce, jak niektóre szczepionki COVID-19.
Naukowiec Michael Super z Wyss Institute na Uniwersytecie Harvarda w Bostonie, wyjaśnia, że nowa forma szczepionek z biomateriałów wykorzystując naturalną odpowiedź immunologiczną organizmu, łączy wychwytywanie patogenów bakteryjnych ze skutecznymi biomateriałami przeprogramowującymi układ odpornościowy.
„Moc ochronnych szczepionek, które do tej pory zaprojektowaliśmy i przetestowaliśmy, oraz wywołane przez nie reakcje immunologiczne są niezwykle zachęcające i otwierają szeroki zakres potencjalnych zastosowań szczepionek, od profilaktyki sepsy po szybkie środki przeciwko przyszłym zagrożeniom pandemicznym i zagrożeniom biologicznym”, dodaje współautor badań David Mooney, profesor bioinżynierii w SEAS i członek założycielski wydziału podstawowego w Instytucie Wyss.
Wcześniejsze badania wykazały, że naukowcy mogą stworzyć depozyt pod skórą, który działa jak ochronny węzeł chłonny lub mała struktura w kształcie fasoli, która działa jako część układu odpornościowego organizmu, pomagając zwalczać infekcje i choroby.
Profesor Super wyjaśnia, że „otwiera to możliwość, że biomateriał, taki jak krzemionka, ważny minerał śladowy znajdujący się już w tkankach łącznych organizmu, może zostać użyty do wstrzyknięcia patogenu, aby pomóc organizmowi w produkcji przeciwciał przeciwko niemu i wesprzeć mobilizację układu odpornościowego”. Super dodaje: „Rekrutujemy układ odpornościowy, a następnie komórki dendrytyczne pobierają antygen umieszczony w biomateriale. Stwarza to sygnał zagrożenia, który aktywuje te komórki dendrytyczne w bardzo naturalny sposób. Układ odpornościowy nie wytwarza nadprodukcji, ale reaguje i reaguje bardzo szybko”.
Gdy komórki dojrzewają w miejscu depozytu, dowiadują się, jakie sygnały wysłać do reszty układu odpornościowego, aby zareagował na patogen będący celem szczepionki. Komórki te następnie przemieszczają się po ciele, stymulując inne komórki reagujące na układ odpornościowy.
W swoich badaniach Super i jego zespół badawczy posunęli ten proces o krok dalej i wykorzystali swoją szczepionkę z biomateriału do wprowadzenia do organizmu żywych, atenuowanych patogenów. Dzięki temu procesowi patogen był żywotny, ale nieszkodliwy.
Proces ten różni się od rekombinowanych szczepionek zawierających białko kolce stosowane w przypadku COVID-19, które wykorzystują genetycznie zmodyfikowane środki do wytwarzania przeciwciał skierowanych na koronawirusa.
Zespół wykorzystał ten proces do zwalczania formy E. coli, rodzaju bakterii znanej naukowo jako Escherichia coli, która jest szczególnie niebezpieczna u zwierząt gospodarskich. Zainfekowali świnię, a następnie podali jej antybiotyk, aby zabić infekcję. Wydobyli te martwe bakterie z krwi świni i połączyli ją z biomateriałem, w tym przypadku mezoporowatą krzemionką, aby stworzyć szczepionkę.
Po podaniu tej szczepionki myszom, wystawili myszy na działanie innego szczepu E. coli i myszy zwalczyły infekcję.
„Nie tylko aspekt świnia-mysz jest ekscytujący, ale także to, że byliśmy w stanie ochronić się przed śmiertelnym wyzwaniem ze strony innej odmiany”, mówi profesor Super. Wyniki były podobne, gdy zespół testował szczepionkę na myszach zakażonych Staphylococcus aureus.
Większość tego badania, które skupiało się na odpowiedziach immunologicznych na bakterie, została ukończona przed rozpoczęciem pandemii COVID-19. Jednak naukowcy twierdzą, że praca ma ważne implikacje dla przygotowania się na przyszłe pandemie.
