Chỉ cần một liều vắc-xin COVID-19 dựa trên hạt nano mới là đủ để tạo ra phản ứng miễn dịch ở động vật theo đúng hướng với vắc-xin hiện đang được sử dụng trong lâm sàng. Và với những thay đổi nhỏ, các nhà nghiên cứu hy vọng nền tảng vắc xin tương tự có thể nhắm vào các bệnh truyền nhiễm khác.
Trong một nghiên cứu mới, 100% số chuột được tiêm chủng dựa trên protein đã sống sót khi thử thách với liều lượng gây chết người của vi rút SARS-CoV-2, nguyên nhân gây ra COVID-19. Không có con chuột nào bị tổn thương phổi do phơi nhiễm SARS-CoV-2. Tất cả những con chuột không được tiêm vắc-xin hạt nano này đều chết trong cuộc thử nghiệm kéo dài 14 ngày.
Kết quả, được công bố trong tuần này trên Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia , phác thảo mối quan hệ cấu trúc-chức năng giữa vắc-xin axit nucleic hình cầu (SNA) đầu tiên được phát triển để bảo vệ chống lại các bệnh nhiễm vi-rút.
Tiến sĩ Michelle Teplensky, đồng tác giả đầu tiên của bài báo cho biết: “Điều làm nên sự khác biệt của loại vắc xin này so với các loại vắc xin khác là cách chúng tôi thực hiện để thiết kế chúng. "Ngay cả gần đây như một vài năm trước đây, người ta tập trung vào việc lựa chọn mục tiêu phù hợp để đào tạo hệ thống miễn dịch và chất kích thích phù hợp để kích hoạt nó, chứ không phải vào cách các thành phần đó được sắp xếp cấu trúc và trình bày với cơ thể."
Được gọi là SNA, các hạt nano chứa mục tiêu miễn dịch là một dạng DNA hình cầu có thể xâm nhập và kích thích các tế bào miễn dịch với hiệu quả cực cao. SNA đã được thử nghiệm trong hơn 60 loại tế bào. Các nhà nghiên cứu đã thực nghiệm xác định tỷ lệ lý tưởng giữa lớp vỏ và mật độ lõi của SNA tạo ra phản ứng mạnh nhất.
Vắc xin SNA đã được sử dụng để điều trị chuột mắc bệnh ung thư vú thể ba âm tính - và nhiều loại vắc xin khác cho các bệnh ung thư khác đang được phát triển.
Chad A. Mirkin, người phát minh ra SNA và là tác giả tương ứng của bài báo, đã dẫn đầu cuộc nghiên cứu và cho biết nền tảng này có thể chuyển thành các bệnh truyền nhiễm.
Mirkin nói: “Đây là một minh chứng đáng chú ý về công nghệ tiêm chủng hợp lý - ý tưởng rằng cấu trúc của vắc xin, trái ngược với chỉ các thành phần, có thể có ảnh hưởng sâu sắc đến hiệu quả,” Mirkin nói. "Mặc dù trước đây chúng tôi đã chứng minh đây là trường hợp của liệu pháp miễn dịch ung thư, nhưng đây là minh chứng đầu tiên cho một căn bệnh truyền nhiễm."
Mirkin là Giáo sư Hóa học George B. Rathmann tại Đại học Khoa học và Nghệ thuật Weinberg của Tây Bắc, giám đốc Viện Công nghệ Nano Quốc tế và thành viên của Trung tâm Ung thư Toàn diện Robert H. Lurie của Đại học Northwestern.
Các loại vắc-xin thường mất nhiều năm để phát triển. Nhưng với COVID-19 đã có những tiến bộ đáng kinh ngạc trong lĩnh vực này. Mirkin đã thách thức Teplensky, một nghiên cứu sinh sau tiến sĩ trong phòng thí nghiệm của Mirkin, để làm việc với Tiến sĩ. sinh viên và đồng tác giả đầu tiên Max Distler, để đánh giá liệu nền tảng SNA có thể được sử dụng để tạo ra một loại vắc xin mạnh hay không và mở rộng phạm vi tác động của nó. Cả hai đã hoàn thành dự án chỉ trong chín tháng - khoảng thời gian tương đương với các nhà phát triển thương mại.
(adv)
Miễn dịch vi rút điển hình bao gồm một hỗn hợp các phân tử từ vi rút (được gọi là kháng nguyên) cho hệ thống miễn dịch biết mục tiêu của nó sẽ là gì (vi rút) và các phân tử khác (được gọi là chất bổ trợ) kích thích hệ thống miễn dịch để tăng cường khả năng của cơ thể đối phó với điều đó. mục tiêu khi nó xuất hiện sau đó. Bởi vì hỗn hợp không được đóng gói cùng nhau theo cách truyền thống, các nhà nghiên cứu dự đoán rằng các tế bào bên trong bệnh nhân không nhận được liều lượng mạnh của cả kháng nguyên và chất bổ trợ.
Đó là lúc cấu trúc phát huy tác dụng. Mirkin đã đặt ra thuật ngữ "công nghệ tiêm chủng hợp lý" để mô tả cách đồng phân phối và thời gian của hai loại thuốc này thông qua một hạt nano có thể làm cho vắc xin hiệu quả hơn. Những thay đổi nhỏ ở kích thước nano có thể có tác động lớn đến hiệu quả và khả năng dự đoán của vắc xin.
Nhóm của Mirkin đã đóng gói kháng nguyên (một phần từ protein đột biến khét tiếng COVID-19) bên trong lõi của SNA và sử dụng một chuỗi DNA cụ thể được biết đến để kích thích hệ thống miễn dịch (chất bổ trợ) làm lớp vỏ xuyên tâm bao quanh lõi. Các nhà nghiên cứu đã tiêm vào da những con chuột, gây ra phản ứng miễn dịch với protein đột biến, và sau đó theo dõi quá trình sản xuất kháng thể trong những tuần sau khi tiêm.
Hai tuần sau khi tiêm, những con chuột được tiêm vắc xin SNA có sản lượng kháng thể cao nhất so với những con được tiêm bằng hỗn hợp nước muối đơn giản có cùng thành phần, thậm chí còn tốt hơn các công thức khác có chứa tá dược được sử dụng trên thị trường (đã được sử dụng trong các công thức của bệnh zona, viêm gan Chủng ngừa B và cúm) gấp 14 lần.
Các kháng thể tương quan với việc bảo vệ chống lại sự lây nhiễm, thiết lập tiềm năng của nền tảng trong COVID-19 và không gian bệnh truyền nhiễm. Các vắc xin dựa trên protein cũng có ít tác dụng phụ hơn và có thể được bảo quản ở nhiệt độ tủ lạnh bình thường, giảm đáng kể chi phí sản xuất và phân phối.
Các nhà nghiên cứu đã xem xét các giấy tờ từ việc tiêm chủng COVID-19 có bán trên thị trường và nhận thấy việc sản xuất kháng thể cuối cùng của các nghiên cứu khác sau hai tuần là "đúng hướng" với chính họ.
Để chắc chắn, nhóm nghiên cứu đã gửi vắc-xin của họ đến Phòng thí nghiệm Quốc gia Argonne và cho phép chúng được đưa vào thử nghiệm bằng cách tiêm vắc-xin cho chuột và sau đó lây nhiễm vi-rút SARS-CoV-2 liều cao cho chúng trong một nghiên cứu mù đôi. Một trăm phần trăm số chuột được tiêm vắc-xin SNA sống sót sau khi kết thúc thử nghiệm mà không bị tổn thương phổi do viêm phổi COVID-19.
Ngăn chặn vi rút trong tương lai
Sử dụng COVID-19 như một nghiên cứu điển hình để so sánh mức độ hoạt động của vắc-xin chủ yếu là thực tế. Nhưng nó cũng kêu gọi sự chú ý đến những ý nghĩa rộng lớn hơn của SNA như một nền tảng bệnh truyền nhiễm.
Teplensky nói rằng COVID-19 đã gây ra sự thay đổi hành vi đối với các bệnh truyền nhiễm. Teplensky nói: “Mọi người đã không nhận ra và đánh giá cao sức mạnh nổi lên của bệnh truyền nhiễm. "Chúng tôi đã nhìn thấy cơ hội sử dụng COVID như một nghiên cứu điển hình để làm sáng tỏ những thiếu sót trong lĩnh vực tiêm chủng."
Distler nói, "với nghiên cứu điển hình này, mặc dù kết quả khá ấn tượng, nhưng mục tiêu không phải là để cạnh tranh với các loại vắc xin COVID hiện có. Chúng tôi đang chuẩn bị cho đột biến tiếp theo hoặc căn bệnh tiếp theo cần một loại vắc xin có cấu trúc cao bởi vì cuối cùng thì sẽ là một căn bệnh mới nổi. " Theo các nhà nghiên cứu, nền tảng này thậm chí có thể được sử dụng để nhắm mục tiêu một thứ phức tạp như HIV.
Mirkin nói: “Tính mô-đun của cách tiếp cận này ngụ ý rằng một sự điều chỉnh nhanh có thể chỉ được yêu cầu để tạo ra một loại vắc-xin mới cho một loại vi-rút trong tương lai, đặc biệt nếu những gì chúng tôi đã quan sát trước đây về vắc-xin ung thư hoạt động”. "Tất cả những gì chúng tôi cần làm là thay đổi những gì chúng tôi đang dạy hệ thống miễn dịch nhắm mục tiêu."
Theo Science daily
