DNA molekulidel põhinev kompleksne sünteetiline vaktsiin

In search of viise, kuidas luua tõhusamaid ja turvalisemaid vaktsiinid, teadlased Instituut Bioproektirovaniya State University Arizona (Biodesigni Instituudi Arizona State University) pöördus paljutõotav suund nimetatakse DNA nanotehnoloogia (DNA nanotehnoloogia), et saada täiesti uut tüüpi sünteetilise vaktsiine.

Töö uuringu hiljuti avaldatud ajakirjas Nano Letters, mis on immunoloog Yung Chang (Yung Chang) Instituudi Bioproektirovaniya teamed kolleegidega, mille hulgas mainida tuntud ekspert DNA nanotehnoloogia Hao Yang (Hao Yan), et sünteesida esimese maailma vaktsiinikompleksi, mida saab ohutult ja tõhusalt jõuda soovitud kohtadesse, viies selle iseorienteerivasse DNA nanostruktuuri.

"Kui Hao ettepanek kaaluda DNA mitte geneetilise materjali, kuid kui töölava, mul oli idee kohaldada seda meetodit Immunology", - ütleb Chang, dotsent Life Sciences School (School of Life Sciences) ja teadur Keskus Nakkushaigused ja vaktsiin Bio-projekteerimise Instituudis. "See peaks andma meile suurepärase võimaluse kasutada DNA kandjaid sünteetilise vaktsiini loomiseks."

"Peamine küsimus oli: kas see on ohutu? Tahtsime paljundada molekulide rühma, mis võiksid põhjustada ohutu ja võimsa immuunvastuse organismis. Kuna Hao juhtimisel olnud meeskond on viimastel aastatel olnud mitmete DNA nanostruktuuride kujundamises, hakkasime tegema koostööd, et leida potentsiaalsed valdkonnad sellistele struktuuridele meditsiini valdkonnas. "

Arizona teadlaste esitatud meetodi ainulaadsus seisneb selles, et antigeeni kandja on DNA molekul.

Multidistsiplinaarne uurimisrühm ka: aspirandina biokeemia Ülikooli Arizona, esimene autor paberi Syaovey Liu (Xiaowei Liu), professor Yang Su (Yang Xu), biokeemia õppejõud Yang Liu (Yan Liu), üliõpilane alates School of Biosciences Craig Clifford (Craig Clifford) ja Yu Tao (Tao Yu), aspirandina Sichuani Ülikooli Hiinas.

Chang rõhutab, et elanikkonna vaktsineerimise laialdane kasutuselevõtt on toonud kaasa avaliku meditsiini ühe olulisema triumfi. Vaktsiinide tekitamise kunst tugineb geenitehnoloogiale immuunsüsteemi stimuleerivate valkude viirusesarnaste osakeste konstrueerimisel. Need osakesed on struktuurilt sarnased tõeliste viirustega, kuid ei sisalda ohtlikke geneetilisi komponente, mis põhjustavad haigust.

Oluline eelis DNA nanotehnoloogi, milles biomolekul saab anda kahe- või kolmemõõtmeline kuju, on võimalus väga täpseid meetodeid luua molekule, mis võivad täidab funktsioone, mis on tüüpilised looduslikud molekuli organismis.

"Me katsetanud eri suuruse ja kujuga DNA nanostruktuuride ja lisage biomolekulide näha, kuidas nad reageerivad keha," - ütleb Yang direktor Department of Chemistry and Biokeemia, teadlane Keskus Bioloogilise üksikmolekulide (Center for ühe molekuli Bioloogilise) Biotehnoloogia Instituudis. Tänu lähenemisviisi, et teadlased nimega "bioloogiline mimikri" vaktsiinide, mida on katsetatud nende lähedal suuruse ja kujuga, et loodusliku viiruse osakesi.

Et näidata väljavaated oma kontseptsiooni, teadlased kinnitatud imunnostimuliruyuschy valgu streptavidiin (STV), samuti suurendada immuunvastust ravimi individuaalset CpG oligodeoksinukletid püramiidimuster hargnenud DNA struktuurid, mis võimaldaks neil saada lõpuks sünteetilise vaktsiini keeruline.

Kõigepealt pidid teadlased tõestama, et sihtrakud saavad nanostruktuure imada. Sidudes valgust kiirgav jälgija molekuli nanostruktuuride teadlased olid veendunud, et nanostruktuuri on oma õige koha rakkude ja püsib stabiilsena paar tundi - piisavalt pikk, et vallandada immuunreaktsiooni.

Siis, katsed hiirtega on teadlased praktiseeritakse vaktsiinisisestamise "koormus" rakkudele, mis on esimese ahela toimiva immuunvastuse koordineeriv ka eri komponetntami nagu antigeeni esitlevad rakud, kaasa arvatud makrofaagid, dendriitrakud ja B-rakud. Pärast Nanostruktuuri rakku siseneda, nad on "analüüsis" ja "kuvatakse" raku pinnal, nii et nad tunnustavad T-rakud, valgete vereliblede (punaste vereliblede), millel on keskne roll protsessi käivitamine kaitsefunktsioon keha. T-rakud, mis omakorda aitab B-rakud tekitama antikehi võõrantigeenide.

Kõigi variantide usaldusväärselt katsetamiseks sisestasid uurijad rakkudesse nii täisvaktsiinikompleksi kui ka STV antigeeni eraldi, samuti CpG-võimendiga segatud STV-antigeeni.

Pärast 70-päevase ajavahemiku jooksul, leidsid teadlased, et immuniseeritud hiirte täieliku vaktsiini kompleks, näitas immuunvastust, mis on 9 korda tugevam võrreldes segu põhjustatud CpG c STV. Kõige märgatavam reaktsioon käivitati tetraeedraalse (püramiidi) vormi struktuuri abil. Kuid immuunvastust vaktsiinile kompleks tunnustatud mitte ainult konkreetsete (st keha vastust spetsiifilise antigeeni, mida kasutab experimenters) ja tõhus, vaid ka turvaline, mida tõendab puudumine immuunreaktsiooni manustatud rakkudesse "tühjad" DNA (ei mõjuta biomolekulide).

"Meil oli väga hea meel," ütleb Chang. "See on nii tore näha tulemusi, mida me ennustasid. See ei juhtu tihti bioloogias. "

Sihtotstarbeliste ravimite farmakoloogilise tööstuse tulevik

Nüüd jälgib teadlaste meeskond spetsiifiliste immuunrakkude stimuleerimise uue meetodi väljavaateid, et käivitada DNA-platvormi abil reaktsioon. Uue tehnoloogia põhjal on võimalik luua mitmeid toimeaineid sisaldavaid vaktsiine ja muuta immuunvastuse reguleerimise sihtmärke.

Lisaks sellele on uus tehnoloogia potentsiaalselt välja töötada uusi ravimeetodeid, eelkõige sihtotstarbeliste ravimite tootmist, mis viiakse rangelt määratud kehapiirkondadesse ja ei anna seetõttu ohtlikke kõrvaltoimeid.

Lõpuks, hoolimata asjaolust, et DNA suund on endiselt arenemas, on Arizonas asuvate teadlaste teaduslik töö tõsiselt meditsiinis, elektroonikas ja muudes valdkondades seotud.

Chang ja Yang tunnistavad, et nende esitatud vaktsineerimismeetodit tuleb õppida ja optimeerida palju rohkem, kuid avastamisväärtus on vaieldamatu. "Meie kontseptsiooni praktilise kinnitamisega saame nüüd toota sünteetilisi vaktsiine piiramatu hulga antigeenidega," järeldab Chang.

Teadustöö rahalist toetust osutas USA kaitseministeerium ja riiklikud tervishoiuinstituudid.

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