محققان MIT و موسسه راگون MGH، MIT و هاروارد با استفاده از یک ذره انتقال دهنده ویروس مانند ساخته شده از DNA، واکسنی ایجاد کرده اند که می تواند پاسخ آنتی بادی قوی علیه SARS-CoV-2 ایجاد کند.
این واکسن که روی موش‌ها آزمایش شده است از یک داربست DNA تشکیل شده است که نسخه‌های زیادی از یک آنتی ژن ویروسی را حمل می‌کند. این نوع واکسن که به عنوان واکسن ذرات شناخته می شود، ساختار ویروس را تقلید می کند. بیشتر توسعه واکسن ذرات قبلی بر روی داربست های پروتئینی متکی بوده است، اما پروتئین های مورد استفاده در این واکسن ها تمایل به ایجاد یک پاسخ ایمنی غیرضروری دارند که می تواند حواس سیستم ایمنی را از هدف منحرف کند.
در مطالعه موش، محققان دریافتند که داربست DNA باعث ایجاد پاسخ ایمنی نمی شود و به سیستم ایمنی اجازه می دهد تا پاسخ آنتی بادی خود را روی آنتی ژن هدف متمرکز کند.
مارک بات، پروفسور مهندسی بیولوژیک در MIT می‌گوید: «دی‌ان‌ای، همانطور که در این کار دریافتیم، آنتی‌بادی‌هایی را ایجاد نمی‌کند که بتواند تمرکز را از پروتئین مورد نظر منحرف کند. آنچه شما می توانید تصور کنید این است که سلول های B و سیستم ایمنی شما به طور کامل توسط آن آنتی ژن هدف آموزش دیده اند، و این چیزی است که شما می خواهید – سیستم ایمنی بدن شما بر روی آنتی ژن مورد نظر متمرکز شود.
به گفته محققان، این رویکرد، که به شدت سلول‌های B (سلول‌هایی که آنتی‌بادی می‌سازند) را تحریک می‌کند، می‌تواند توسعه واکسن‌هایی را علیه ویروس‌هایی که هدف‌گیری آنها دشوار بوده است، از جمله HIV و آنفولانزا، و همچنین SARS-CoV-2 تسهیل کند. برخلاف سلول‌های T که توسط انواع دیگر واکسن‌ها تحریک می‌شوند، این سلول‌های B می‌توانند برای دهه‌ها وجود داشته باشند و محافظت طولانی‌مدت ارائه دهند.
دانیل لینگ‌وود، دانشیار دانشکده هاروارد گفت: «ما علاقه‌مندیم بررسی کنیم که آیا می‌توانیم به سیستم ایمنی آموزش دهیم تا سطوح بالاتری از ایمنی را در برابر پاتوژن‌هایی که از رویکردهای واکسن مرسوم سرپیچی می‌کنند، مانند آنفولانزا، HIV و SARS-CoV-2 ایجاد کند یا خیر. پزشکی و محقق اصلی در موسسه راگون. “این ایده جدا کردن پاسخ علیه آنتی ژن هدف از خود پلت فرم یک ترفند ایمنی بالقوه قدرتمند است که اکنون می تواند برای کمک به این راه حل های هدف گیری ایمونولوژیک در جهتی متمرکزتر حرکت کند.”
بیت، لینگ‌وود و آرون اشمیت، دانشیار دانشکده پزشکی هاروارد و محقق اصلی در موسسه راگون، نویسندگان اصلی این مقاله هستند. کاغذکه امروز در ارتباطات طبیعت. نویسندگان اصلی مقاله Eike-Christian Wamhoff، فوق دکترای سابق MIT هستند. Larance Ronsard، عضو فوق دکتری موسسه راگون؛ جارد فلدمن، دانشجوی سابق دانشگاه هاروارد؛ گرانت ناپ، دانشجوی MIT؛ و بلیک هاوسر، دانشجوی سابق هاروارد.
ویروس ها را تقلید کنید
واکسن‌های ذرات معموال از یک نانوذره پروتئینی شبیه به یک ویروس تشکیل شده‌اند که می‌تواند نسخه‌های زیادی از یک آنتی ژن ویروسی را حمل کند. این تراکم بالای آنتی ژن می تواند منجر به پاسخ ایمنی قوی تری نسبت به واکسن های سنتی شود زیرا بدن آن را شبیه به یک ویروس واقعی درک می کند. واکسن‌های ذرات برای تعداد انگشت شماری از پاتوژن‌ها از جمله هپاتیت B و ویروس پاپیلومای انسانی ساخته شده‌اند و واکسن ذرات SARS-CoV-2 برای استفاده در کره جنوبی تأیید شده است.
این واکسن ها به ویژه در فعال کردن سلول های B که آنتی بادی های مخصوص آنتی ژن واکسن تولید می کنند، خوب هستند.
بیت می‌گوید: «واکسن‌های ذره‌ای برای بسیاری در ایمونولوژی بسیار جالب هستند، زیرا به شما ایمنی هومورال قوی می‌دهند، که یک ایمنی مبتنی بر آنتی‌بادی است که با ایمنی مبتنی بر سلول T که به نظر می‌رسد واکسن‌های mRNA قوی‌تر القا می‌کنند، متفاوت است.
با این حال، یک عیب احتمالی این نوع واکسن این است که پروتئین های مورد استفاده برای داربست اغلب بدن را تحریک می کنند تا آنتی بادی هایی را به سمت داربست تولید کند. بیت می‌گوید، این می‌تواند حواس سیستم ایمنی را پرت کند و مانع از آن شود که آن‌طور که می‌خواهد، واکنش قوی نشان دهد.
او می‌گوید: «برای خنثی‌سازی ویروس SARS-CoV-2، می‌خواهید واکسنی داشته باشید که آنتی‌بادی‌هایی را علیه بخش اتصال گیرنده پروتئین اسپایک ویروس تولید کند.» وقتی این را به یک ذره مبتنی بر پروتئین نشان می‌دهید، اتفاقی که می‌افتد این است که سیستم ایمنی شما نه تنها آن پروتئین دامنه متصل‌کننده به گیرنده را تشخیص می‌دهد، بلکه تمام پروتئین‌های دیگری را که مرتبط با پاسخ ایمنی که در حال انجام آن هستند، تشخیص می‌دهد. .
یکی دیگر از معایب احتمالی این است که اگر یک فرد بیش از یک واکسن را دریافت کند که توسط داربست پروتئینی مشابه حمل می شود، برای مثال SARS-CoV-2 و سپس آنفولانزا، سیستم ایمنی بدن او احتمالاً فوراً به داربست پروتئینی واکنش نشان می دهد، زیرا از قبل آماده شده است. به آن واکنش نشان دهند. این ممکن است پاسخ ایمنی به آنتی ژن حمل شده توسط واکسن دوم را تضعیف کند.
بیت می‌گوید: «اگر می‌خواهید از این ذره مبتنی بر پروتئین برای ایمن‌سازی در برابر ویروس دیگری مانند آنفولانزا استفاده کنید، سیستم ایمنی شما می‌تواند به داربست پروتئینی زیرینی معتاد شود که قبلاً دیده و به آن پاسخ ایمنی داده است.» این به طور فرضی می تواند کیفیت پاسخ آنتی بادی شما به آنتی ژن واقعی مورد نظر را کاهش دهد.
روش دیگر، آزمایشگاه Bathe در حال توسعه داربست هایی است که با استفاده از اریگامی DNA ساخته شده اند، روشی که کنترل دقیقی بر ساختار DNA مصنوعی ارائه می دهد و به محققان اجازه می دهد تا مولکول های مختلف مانند آنتی ژن های ویروسی را به مکان های خاص متصل کنند.
که در نظرسنجی 2020، بایت و دارل اروین، پروفسور مهندسی بیولوژیک و علوم و مهندسی مواد در MIT، نشان دادند که داربست DNA حاوی 30 نسخه از آنتی ژن HIV می تواند پاسخ آنتی بادی قوی در سلول های B رشد یافته در آزمایشگاه ایجاد کند. این نوع ساختار برای فعال‌سازی سلول‌های B بهینه است، زیرا از نزدیک ساختار ویروس‌های با اندازه نانو را تقلید می‌کند که نسخه‌های زیادی از پروتئین‌های ویروسی را روی سطوح خود نشان می‌دهند.
لینگ‌وود می‌گوید: «این رویکرد بر اساس یک اصل اساسی در تشخیص آنتی‌ژن سلول B است، و آن این است که اگر نمایش منظمی از آنتی‌ژن داشته باشید، پاسخ‌های سلول‌های B را ارتقا می‌دهد و کمیت و کیفیت تولید آنتی‌بادی را بهتر می‌کند.»
“ایمونولوژیک خاموش”
در مطالعه جدید، محققان یک آنتی ژن متشکل از پروتئین متصل به گیرنده را با پروتئین اسپایک از سویه اصلی SARS-CoV-2 تعویض کردند. هنگامی که آنها واکسن را به موش ها دادند، متوجه شدند که موش ها سطوح بالایی از آنتی بادی ها را علیه پروتئین سنبله تولید می کنند، اما هیچ آنتی بادی برای داربست DNA تولید نمی کنند.
در مقابل، واکسنی مبتنی بر پروتئین اسکلتی به نام فریتین که با آنتی ژن های SARS-CoV-2 پوشانده شده بود، آنتی بادی های زیادی علیه فریتین و همچنین علیه SARS-CoV-2 تولید کرد.
لینگ‌وود می‌گوید: «خود نانوذره DNA از نظر ایمنی بی‌صدا است. “اگر از پلتفرم مبتنی بر پروتئین استفاده می کنید، در پاسخ به پلت فرم و آنتی ژن مورد نظر، تیتر آنتی بادی به همان اندازه بالا دریافت می کنید، و این می تواند استفاده مجدد از آن پلت فرم را دشوار کند، زیرا یک حافظه ایمنی با میل ترکیبی بالا در برابر ایجاد می کنید. آی تی.”
کاهش این اثرات خارج از هدف ممکن است به دانشمندان کمک کند تا به هدف توسعه واکسنی برسند که آنتی‌بادی‌های خنثی‌کننده گسترده‌ای را علیه هر گونه SARS-CoV-2 یا حتی همه ساربکو ویروس‌ها، زیرگروه ویروسی که شامل SARS-CoV-2 نیز می‌شود، القا کند. به عنوان ویروس هایی که باعث سارس و مرس می شوند.
برای این منظور، محققان اکنون در حال بررسی این موضوع هستند که آیا داربست DNA با بسیاری از آنتی ژن های ویروسی مختلف متصل می تواند آنتی بادی های خنثی کننده گسترده ای را علیه SARS-CoV-2 و ویروس های مرتبط القا کند یا خیر.
این تحقیق عمدتاً توسط مؤسسه ملی بهداشت، بنیاد ملی علوم و برنامه کمک‌های مالی سریع تأمین مالی شد.
