Monimutkainen synteettinen rokote, joka perustuu DNA-molekyyleihin

Etsimään tapoja luoda turvallisempi ja tehokkaampi rokotteita, tutkijat Institute of Bioproektirovaniya State University Arizonassa (Biodesign instituutti Arizona State University) kääntyi lupaava suuntaan kutsutaan DNA nanoteknologia (DNA nanoteknologia), saada täysin uudentyyppinen synteettisiä rokotteita.

Työskentely tutkimus julkaistiin äskettäin lehdessä Nano Letters, immunologisti Yung Chang (Yung Chang) instituutista Bioproektirovaniya lyöttäytyi heidän kollegansa, ja näistä mainittakoon tunnettu asiantuntija DNA nanoteknologiaan Hao Yang (Hao Yan), syntetisoimiseksi ensimmäinen maailman rokotekompleksi, joka voidaan turvallisesti ja tehokkaasti toimittaa haluttuihin kohteisiin sijoittamalla se itseorganisoiville, irtotaville DNA-nanorakenteille.

"Kun Hao ehdotetaan otettavaksi DNA ei niin geneettistä materiaalia, vaan työtaso, minulla oli ajatus soveltaa sitä Immunology", - sanoo Chang, apulaisprofessori biotieteiden School (School of Life Sciences) ja tutkijana Centre for Infectious Diseases ja rokotteen biosuunnittelun instituutissa. "Tämän tarkoituksena oli antaa meille erinomainen tilaisuus käyttää DNA-kantajia synteettisen rokotteen luomiseksi."

"Tärkein kysymys oli: onko se turvallista? Halusimme toistaa molekyyliryhmän, joka voisi aiheuttaa turvallisen ja voimakkaan immuunivasteen kehossa. Koska Haon johdolla toimiva tiimi on viime vuosien aikana osallistunut erilaisten DNA-nanorakenteiden suunnitteluun, aloimme yhdessä löytää mahdollisia alueita tällaisten rakenteiden soveltamiseen lääketieteen alalla. "

Arizona-tutkijoiden ehdottaman menetelmän ainutlaatuisuus on se, että antigeeni kantaja on DNA-molekyyli.

Monitieteinen tutkijaryhmä myös: jatko-opiskelija yliopiston biokemian Arizona, ensimmäisen kirjoittajan Syaovey Liu (Xiaowei Liu), professori Yang Su (Yang Xu), Biokemian lehtori Yang Liu (Yan Liu), opiskelija School of biotieteiden Craig Clifford (Craig Clifford) ja Tao Yu (Tao Yu), joka on valmistunut Sichuanin yliopistosta Kiinassa.

Chang korostaa, että väestön rokottamisen laajamittainen käyttöönotto on johtanut yhteen julkisen lääketieteen merkittävimmistä voitoista. Rokotteiden luomisen taito perustuu geenitekniikkaan viruksen kaltaisten hiukkasten rakentamisessa proteiineilta, jotka stimuloivat immuunijärjestelmää. Tällaiset hiukkaset ovat rakenteeltaan samanlaisia kuin todelliset virukset, mutta eivät sisällä vaarallisia geneettisiä komponentteja, jotka aiheuttavat tautia.

DNA nanoteknologian tärkeä etu, jossa biomolekyylille voidaan antaa kaksi- tai kolmiulotteinen muoto, on kyky luoda hyvin tarkkoja menetelmiä molekyyleille, jotka kykenevät suorittamaan elimistössä olevia luonnollisia molekyylejä.

"Me kokeiltiin eri kokoisia ja muotoisia DNA nanorakenteiden ja kiinnitä biomolekyylien miten ne reagoivat ruumiiseen" - sanoo Yang, johtaja kemian ja biokemian, tutkija Center for biofysiikka yksittäisten molekyylien (Centre for yksi molekyyli biofysiikka) Bio-projekti-instituutissa. Johtuen lähestymistapa, tutkijat nimeltään "biomimicry" rokotteita, jotka on testattu niiden lähellä kooltaan ja muodoltaan luonnollisia viruspartikkelit.

Osoittaa sen mahdollisuuksia käsite, tutkijat kiinnitetty imunnostimuliruyuschy streptavidiiniproteiini (STV), sekä parantaa immuunivastetta lääkkeen yksittäisten CpG oligodeoksinukletid pyramidin haarautunut DNA rakenteita, että ne voisivat saada lopulta synteettinen rokote monimutkainen.

Ensinnäkin tieteellisen ryhmän oli osoitettava, että kohdesolut voivat imeä nanorakenteita. Liittämällä valoa emittoivan merkkiaineen molekyylin nanorakenteet, tutkijat olivat vakuuttuneita, että nanorakenteiden on oikeutetun paikkansa solussa ja pysyy stabiilina muutaman tunnin - tarpeeksi kauan laukaisemaan immuunivasteen.

Sitten, kokeissa hiirillä, tutkijat harjoitetaan rokote toimitus "kuorma" soluihin, jotka ovat ensimmäinen ketju toimii immuunivasteen, koordinoiva vuorovaikutus eri komponetntami kuten antigeeniä esitteleviä soluja, mukaan lukien makrofagit, dendriittisolut ja B-soluille. Jälkeen nanorakenne kirjoita solun, ne "analysoidaan" ja "näkyy" solun pinnalla, niin että ne tunnistavat T-solut, valkoiset verisolut (punasolujen), joka on keskeinen rooli käynnistämässä suojaavan vasteen kehon. T-solut vuorostaan auttavat B-soluja tuottamaan vasta-aineita vieraita antigeenejä vastaan.

Kaikkien varianttien luotettavasti testaamiseksi tutkijat pistivät soluihin sekä täydellisen rokotekompleksin että STV-antigeenin erikseen samoin kuin STV-antigeenin, joka oli sekoitettu CpG-vahvistimen kanssa.

Jälkeen 70 päivän aikana, tutkijat havaitsivat, että hiiret, jotka oli immunisoitu koko rokote monimutkainen, osoittivat immuunivasteen, joka on 9 kertaa voimakkaampi verrattuna seoksen aiheuttaman CpG-c STV. Merkittävin reaktio alkoi tetraedrisen (pyramidaalisen) muodon rakenteesta. Kuitenkin, immuunivastetta rokotteen kompleksi tunnistetaan ei ainoastaan tietty (eli kehon vastaus spesifistä antigeeniä, käytetään experimenters) ja tehokas, mutta myös turvallinen, on osoituksena siitä, ettei immuunivasteen annetaan solut "tyhjä" DNA: ta (ei vaikuta biomolekyylien).

"Olimme erittäin tyytyväisiä", Chang sanoo. "On niin hienoa nähdä tuloksia, jotka itse ennustimme. Tämä ei tapahdu usein biologiassa. "

Farmakologisen teollisuuden tulevaisuus kohdennetuille lääkkeille

Tutkijaryhmä heijastaa nyt mahdollisuuksia uusiin menetelmiin spesifisten immuunisolujen stimuloimiseksi reaktion käynnistämiseksi käyttämällä DNA-alustaa. Uuden tekniikan perusteella on mahdollista luoda rokotteita, jotka koostuvat useista aktiivisista aineista ja myös muuttaa immuunivasteen säätelytavoitteita.

Lisäksi uudella teknologialla on mahdollisuus kehittää uusia kohdennettuja hoitomenetelmiä, erityisesti "kohdennettujen" lääkkeiden tuotantoa, jotka toimitetaan tiukasti määritellyille elimistön alueille eikä siten aiheuta vaarallisia sivuvaikutuksia.

Lopuksi, huolimatta siitä, että DNA: n suunta on edelleen kehittymässä, Arizona-tutkijoiden tieteellinen työ on vakavasti tärkeä lääketieteessä, elektroniikassa ja muilla alueilla.

Chang ja Yang tunnustavat, että paljon enemmän on opittava ja optimoida heidän esittämissään rokotusmenetelmällä, mutta löytämisen arvo on kiistaton. "Konseptimme käytännön vahvistuksella voimme nyt tuottaa synteettisiä rokotteita, joissa on rajoittamaton määrä antigeenejä", toteaa Chang.

Yhdysvaltain puolustusministeriö ja National Institutes of Health myönsivät rahoitustukea tieteelliselle työlle.

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