ویجت تحویل جدید توسعه یافته در MIT می‌تواند واکسن‌های mRNA را مؤثرتر کند و به طور بالقوه هزینه هر دوز واکسن را کاهش دهد.
در مطالعات روی موش، محققان نشان دادند که واکسن آنفولانزای mRNA که با نانوذرات لیپیدی جدید تحویل داده می‌شود، می‌تواند همان پاسخ ایمنی mRNA تولید شده توسط نانوذرات ساخته شده از مواد مورد تایید FDA را ایجاد کند، اما در حدود ۱/۱۰۰ دوز.
دانیل اندرسون، پروفسور دپارتمان مهندسی شیمی MIT و عضو موسسه کخ MIT برای تحقیقات سرطان یکپارچه و موسسه مهندسی پزشکی و علوم (IMES) می گوید: «یکی از چالش های واکسن های mRNA هزینه است. “وقتی هزینه ساخت واکسنی را در نظر می گیرید که می تواند به طور گسترده توزیع شود، واقعاً می تواند افزایش یابد. هدف ما تلاش برای تولید نانوذراتی بود که با دوز بسیار پایین تر، پاسخ واکسنی ایمن و موثر به شما بدهد.”
در حالی که محققان از این ذرات برای ساخت واکسن آنفولانزا استفاده می کنند، آنها می گویند که می توانند برای واکسن هایی علیه کووید-۱۹ و سایر بیماری های عفونی نیز استفاده شوند.
اندرسون نویسنده ارشد این مطالعه است. امروز به نظر می رسد نانوتکنولوژی طبیعت. نویسندگان اصلی مقاله آرناب رودرا، دانشمند مدعو در موسسه کخ هستند. آکاش گوپتا، دانشمند پژوهشی موسسه کخ؛ و کائلان رید، دانشجوی کارشناسی ارشد MIT.
تحویل کارآمد
برای جلوگیری از تجزیه واکسن های mRNA در بدن پس از تزریق، آنها را در یک نانوذره لیپیدی یا LNP بسته بندی می کنند. این کره‌های چربی به mRNA کمک می‌کنند تا وارد سلول‌ها شود، بنابراین می‌توان آن را به قطعه‌ای از پروتئین از یک پاتوژن مانند آنفولانزا یا SARS-CoV-2 تبدیل کرد.
در مطالعه جدید، تیم MIT قصد داشت ذراتی را ایجاد کند که بتواند پاسخ ایمنی موثری را القا کند، اما با دوزهای کمتر از ذرات مورد استفاده در حال حاضر برای تحویل واکسن‌های mRNA کووید-۱۹. محققان می گویند این نه تنها می تواند هزینه هر دوز واکسن را کاهش دهد، بلکه به کاهش عوارض جانبی بالقوه نیز کمک می کند.
LNP ها معمولاً از پنج عنصر تشکیل شده اند: یک لیپید قابل یونیزاسیون، کلسترول، یک فسفولیپید جانبی، یک لیپید پلی اتیلن گلیکول و mRNA. در این مطالعه، محققان بر روی لیپید قابل یونیزاسیون که نقش کلیدی در قدرت واکسن دارد، تمرکز کردند.
محققان کتابخانه ای از لیپیدهای قابل یونیزاسیون جدید را بر اساس دانش خود در مورد ساختارهای شیمیایی طراحی کردند که می تواند کارایی انتقال را بهبود بخشد. این شامل ساختارهای حلقوی است که ممکن است به افزایش تحویل mRNA کمک کند، و همچنین گروه های شیمیایی به نام استرها که محققان معتقدند ممکن است به افزایش زیست تخریب پذیری نیز کمک کنند.
سپس محققان بسیاری از ترکیب‌های این ساختارهای ذرات را در موش‌ها ایجاد و غربال کردند تا ببینند کدامیک می‌تواند ژن لوسیفراز، یک پروتئین زیست‌تابناک را به بهترین نحو ارائه دهد. آنها سپس ذرات با بالاترین عملکرد را برداشتند، کتابخانه ای از انواع جدید ایجاد کردند و آنها را در دور دیگری از غربالگری آزمایش کردند.
LNP برتری که از این صفحه‌ها بیرون آمد، LNP بود که محققان آن را AMG1541 نامیدند. یکی از ویژگی‌های مهم این LNPهای جدید این است که در مقابله با یک مانع اصلی برای ذرات انتقال شناخته شده به عنوان فرار آندوزومی مؤثرتر هستند. هنگامی که LNP ها وارد سلول ها می شوند، در بخش های سلولی به نام اندوزوم جدا می شوند، جایی که باید برای تحویل mRNA خود از هم جدا شوند. ذرات جدید این کار را موثرتر از LNP های موجود انجام دادند.
مزیت دیگر LNP های جدید این است که گروه های استری در دم باعث تجزیه ذرات پس از تحویل محموله می شوند. این بدان معنی است که آنها می توانند به سرعت از بدن پاک شوند و محققان معتقدند که این می تواند عوارض جانبی واکسن را کاهش دهد.
واکسن های قوی تر
برای نشان دادن کاربردهای بالقوه AMG1541 LNP، محققان از آن برای تحویل واکسن آنفولانزای mRNA به موش ها استفاده کردند. آنها اثربخشی این واکسن را با واکسن آنفولانزای مورد تایید FDA ساخته شده با لیپیدی به نام SM-102 که مدرنا در واکسن کووید-۱۹ خود استفاده می کند، مقایسه کردند.
محققان دریافتند که موش‌هایی که با ذرات جدید واکسینه شده‌اند همان پاسخ آنتی‌بادی را تولید می‌کنند که موش‌های واکسینه شده با ذره SM-102، اما تنها ۱/۱۰۰ دوز برای ایجاد این پاسخ مورد نیاز است.
رودرا می گوید: “تقریباً صد برابر دوز پایین تر، اما شما همان مقدار آنتی بادی را تولید می کنید که می تواند دوز را به میزان قابل توجهی کاهش دهد. اگر این دارو برای انسان تجویز شود، هزینه را نیز به میزان قابل توجهی کاهش می دهد.”
آزمایش‌های بیشتر نشان داد که LNPهای جدید بهتر می‌توانند محموله خود را به انواع حیاتی سلول‌های ایمنی، به نام سلول‌های ارائه‌دهنده آنتی‌ژن، تحویل دهند. این سلول ها آنتی ژن های خارجی را می شکنند و روی سطح خود نشان می دهند که به سایر سلول های ایمنی مانند سلول های B و T سیگنال می دهد تا علیه این آنتی ژن فعال شوند.
LNP های جدید همچنین احتمال بیشتری برای تجمع در غدد لنفاوی دارند، جایی که با سلول های ایمنی بیشتری روبرو می شوند.
محققان می‌گویند استفاده از این ذرات برای تحویل واکسن‌های mRNA آنفولانزا می‌تواند به توسعه‌دهندگان واکسن اجازه دهد تا با سویه‌های آنفولانزا که در زمستان در گردش هستند، تطابق بیشتری داشته باشند. رید می‌گوید: «واکسن‌های سنتی آنفولانزا باید تقریباً یک سال زودتر تولید شوند. با mRNA، می‌توانید تولید آن را در اواخر فصل شروع کنید و پیش‌بینی دقیق‌تری از سویه‌های در گردش داشته باشید، و این می‌تواند به بهبود اثربخشی واکسن‌های آنفولانزا کمک کند.»
به گفته محققان، این ذرات همچنین می توانند در واکسن هایی علیه کووید-۱۹، اچ آی وی یا سایر بیماری های عفونی سازگار شوند.
گوپتا می‌گوید: “ما دریافتیم که آنها بسیار بهتر از واکسن‌هایی که تاکنون گزارش شده‌اند کار می‌کنند. بنابراین، برای هر واکسن عضلانی، ما فکر میکنیم که پلتفرم‌های LNP ما می‌توانند برای تولید واکسن‌هایی علیه طیف وسیعی از بیماری‌ها استفاده شوند.”
این تحقیق توسط Sanofi، مؤسسه ملی بهداشت، مرکز نانوپزشکی سرطان مرمر، و کمک مالی مؤسسه Koch از مؤسسه ملی سرطان تأمین شد.