۲۰ درصد از کودکان در سراسر جهان کاملاً واکسینه شده و ۱،۵ میلیون کودک از واکسیناسیون هر سال منجر به مرگ می شوند. تقریباً نیمی از این کودکان ناکافی حداقل یک دوز واکسن دریافت کردند ، اما سری واکسیناسیون را تکمیل نکردند و بقیه هرگز واکسیناسیون دریافت نکردند.
به منظور تسهیل کلیه واکسن های کودکان ، محققان MIT در تلاشند تا میکروب هایی را ایجاد کنند که می توانند بارهای خود را بعد از هفته یا ماه پس از تزریق آزاد کنند. این می تواند منجر به واکسن هایی شود که فقط یک بار با چند دوز داده می شود که در نقاط زمانی مختلف آزاد می شوند.
در یک مطالعه امروز در مجله ظاهر می شود مواد پیشرفتهمحققان نشان داده اند که می توانند از این ذرات برای تهیه دو دوز واکسن دیفتری استفاده کنند – یکی بلافاصله آزاد شد و دو هفته بعد. موشهایی که این واکسن را گرفتند ، آنتی بادی های زیادی را به عنوان موش دو هفته با دو هفته از هم تولید کردند.
محققان اکنون امیدوارند این شکاف ها را گسترش دهند ، این باعث می شود ذرات برای تهیه واکسن های کودکی به عنوان چندین دو ماه مانند واکسن دوران کودکی ، مفید شوند.
وی گفت: “هدف بلند مدت این مطالعه ، ایجاد واکسن هایی است که باعث می شود واکسیناسیون در دسترس باشد-به ویژه برای کودکانی که در مناطقی زندگی می کنند که دستیابی به مراکز درمانی دشوار است.
استاد مؤسسه دیوید اچ. کوچ استاد جاکلنک و رابرت لانگر نویسندگان ارشد این مطالعه هستند. دانشجوی فارغ التحصیل MIT Linzixuan (Rhoda) ژانگ ، که اخیراً دکترای مهندسی شیمی را به اتمام رسانده است ، نویسنده اصلی این مقاله است.
واکسن هایی که خود را تقویت می کنند
در سالهای اخیر ، Jaklenec ، Langer و همکارانش در حال کار بر روی ذرات توزیع واکسن ساخته شده از پلیمری به نام PLGA هستند. در سال ۲۰۱۸ ، آنها نشان دادند که می توانند از چنین ذرات برای واکسن واکسن در حدود دو کودک که حدود ۲۵ روز از هم آزاد شده اند استفاده کنند.
یک ضرر PLGA این است که ذرات می توانند اسیدی شوند زیرا ذرات به آرامی در بدن خراب می شوند و این می تواند به واکسن موجود در ذرات آسیب برساند.
تیم MIT اکنون در حال کار بر روی راه هایی برای غلبه بر این مشکل در ذرات PLGA است و همچنین در حال بررسی مواد جایگزین است که باعث ایجاد محیط کمتری اسیدی می شود. در مطالعه جدید ، به رهبری ژانگ ، محققان تصمیم گرفتند روی نوع دیگری از پلیمر معروف به پلی هانیدرید تمرکز کنند.
جکلنک می گوید: “هدف از این مطالعه ، پیشبرد منطقه با کشف استراتژی های جدید برای رفع مشکلات اساسی ، به ویژه موارد مربوط به حساسیت به pH و تخریب آنتی ژن بود.
پولیانیدیت ، که از نظر بیولوژیکی پراکنده هستند ، بیش از ۴۰ سال پیش توسط لانگر برای توزیع دارو تهیه شده اند ، بسیار آبگریز هستند. این بدان معنی است که هرچه پلیمرها به آرامی وارد بدن می شوند ، حل آنها در آب و تولید یک محیط بسیار اسیدی دشوار نیست.
پولیانیدیت ها معمولاً از زنجیرهای دو مونومر مختلف تشکیل شده اند که می توانند در بسیاری از ترکیبات ممکن نصب شوند. برای این مطالعه ، محققان کتابخانه ای از ۲۳ پلیمر را تشکیل دادند که با ساختارهای شیمیایی بلوک های ساختمان مونومر و نسبت دو مونومر که به آخرین محصول وارد می شوند ، متفاوت است.
محققان این پلیمرها را با توجه به توانایی خود در برابر حداقل ۱۰۴ فارنهایت (۴۰ درجه سانتیگراد یا کمی بالاتر از دمای بدن) ارزیابی کردند و در طی این فرآیند نتوانستند پایدار بمانند تا آنها را به میکروب تبدیل کند.
برای ساختن ذرات ، محققان یک تمبر یا فرآیند با مهر لایه های پلیمری ایجاد کرده اند. ابتدا از قالب های سیلیکونی برای تشکیل ذرات به شکل فنجان استفاده می کنند که می توانند با آنتی ژن واکسن پر شوند. سپس ، یک درب ساخته شده از همان پلیمر با استفاده از گرما اعمال و بسته می شود. پلیمرهای بسیار شکننده یا کاملاً آب بندی نشده از استخر حذف شدند و شش نامزد برتر را ترک کردند.
محققان از این پلیمرها برای طراحی ذرات استفاده کردند که دو هفته پس از تزریق واکسن دیفتری را فراهم می کند و با واکسن آزاد شده آنها را به موش ها می دهد. چهار هفته پس از اولین تزریق ، این موش ها یک آنتی بادی قابل مقایسه با دو دوز موش با دو فواصل دو هفته را نشان دادند.
نسخه گسترده
به عنوان بخشی از کار خود ، محققان همچنین یک مدل یادگیری ماشین را تهیه کرده اند تا به آنها در کشف عواملی که تعیین می کنند ذرات یک بار در بدن بدتر می شوند ، کمک کنند. این عوامل شامل نوع مونومرهایی است که وارد مواد ، نسبت مونومر ، وزن مولکولی پلیمر و میزان واکسیناسیون به ذرات می شوند.
با استفاده از این مدل ، محققان به سرعت تقریباً ۵۰۰ ذره ممکن را ارزیابی کردند و دوره انتشار آنها را پیش بینی کردند. آنها تعدادی از این ذرات را بر روی ضربه گیرهای کنترل شده آزمایش کردند و نشان دادند که برآورد مدل صحیح است.
در مطالعات آینده ، این مدل می تواند به محققان کمک کند تا موادی را تهیه کنند که بارهای آنها را پس از فواصل طولانی تر – ماهها یا حتی سالها – آزاد کنند. این امر می تواند فراهم آوردن بسیاری از واکسن های کودکی که برای چندین سال به دوزهای متعدد نیاز دارند ، مفید باشد.
وی گفت: “اگر می خواهیم این کار را به نقاط طولانی تر افزایش دهیم ، بیش از یک ماه یا بیشتر داریم ، روش های خاصی برای افزایش وزن مولکولی یا آبگریز وزن مولکولی پلیمر یا آبگریز داریم.
محققان اکنون امیدوارند که با استفاده از این ذرات توزیع برای انواع دیگر واکسن ها کشف کنند. ذرات همچنین می توانند برای تهیه اسیدیته حساس و سایر انواع داروهایی که باید در دوزهای متعدد تهیه شوند ، مفید باشند.
Jaklenec می گوید: “این فناوری پتانسیل گسترده ای برای واکسن های منفرد دارد ، اما می تواند برای تهیه مولکول های کوچک یا سایر بیولوژیک هایی که به دوام یا دوزهای متعدد نیاز دارند ، سازگار شود. همچنین می تواند میزبان داروهایی با حساسیت به pH باشد.
این تحقیق تا حدودی توسط کمک هزینه موسسه Koch (CORE) از موسسه ملی سرطان تأمین شد.