Наночастицы позволят создавать вакцины по необходимости

Вакцины позволяют бороться с заболеваниями и защищают людей от вспышек инфекций, однако технология вакцин оставляет желать лучшего. Как правило, вакцины создаются массово и централизованно вдалеке от места использования. Их транспортировка и хранение в холодильниках обходятся дорого и приводят к уменьшению срока годности.

Инженеры Университета Вашингтона (University of Washington, США) надеются, что новый тип вакцин, над которым они работают, однажды сделает производство вакцин «по требованию» более легким и дешевым.

laquo;Мы очень заинтересованы новой технологией, которая дает возможность производить вакцину на месте. Например, фельдшер при наблюдении признаков начала эпидемии сможет сразу же сделать вакцину и полностью вакцинировать все население в районе поражения для предотвращения распространения инфекции», - говорит Франсуа Боне (François Baneyx), профессор химической инженерии Университета Вашингтона, главный автор статьи, опубликованной в онлайн-издании Nanomedicine.

Как правило, в обычной вакцине в организм человека вводятся ослабленные патогены либо поверхностные белки микроорганизмов или вирусов совместно с адьювантами – веществами, используемыми для усиления иммунного ответа. Но, по словам Боне, стандартные технологии срабатывают не всегда, поэтому исследователи занимаются поиском путей более быстрого, недорогого и специфичного к определенному инфекционному агенту способа производства вакцин.

Группа исследователей из Университета Вашингтона инъецировала мышам наночастицы, синтезированные с использованием искусственного белка, который не только воспроизводит эффект инфицирования, но и связывается с фосфатом кальция – неорганическим соединением, находящимся в зубах и костях. Через восемь месяцев у мышей, которые заразились инфекцией, количество защитных клеток Т-киллеров в организме было в три раза больше (что является признаком длительного иммунного ответа), по сравнению с мышами, которым был введен белок, но не были введены наночастицы фосфата кальция.

Действие наночастиц заключается в переносе белка в лимфатические узлы, где велика вероятность встречи с дендритными клетками – клетками иммунной системы, которые играют ключевую роль в запуске иммунного ответа.

В реальной жизни искусственные белки, созданные на основе белков клеточной поверхности патогена, могут быть заморожены или дегидратированы и впоследствии смешаны с водой, кальцием и фосфатом для создания наночастиц. По словам Боне, они должны срабатывать при различных заболеваниях и быть особенно полезными при вирусных инфекциях, вакцинация против которых затруднена.

Однако, как обращает внимание исследователь, это было доказано только на мышах, разработка вакцины на основе этого же метода для людей еще не началась.

По мнению Боне, разработанный подход может быть полезен в будущем для вакцинации людей в развивающихся странах, особенно в условиях ограниченного времени и ресурсов. Метод поможет снизить стоимость вакцинации благодаря отсутствию необходимости хранения в холодильнике, а также возможности создания вакцины с помощью самого простого оборудования в более точных, необходимых количествах. Вакцины могут быть созданы и введены в организм с использованием одноразовых средств, например, повязок, которые однажды смогут уменьшить потребность в квалифицированном персонале и подкожных иглах.

Исследование профинансировано грантом Grand Challenges Exploration фонда Билла и Мелинды Гейтс (Bill & Melinda Gates Foundation, США ) и Национальными Институтами Здоровья (National Institutes of Health, США).

На фото коллекция вакцинирующих наночастиц, самая крупная из которых примерно в 1000 раз тоньше человеческого волоса. График показывает, как искусственные белки покрывают поверхность наночастицы. (фото: University of Washington)

По материалам University of Washington

Оригинальная статья:
Weibin Zhou, Albanus O. Moguche, David Chiu, Kaja Murali-Krishna, François Baneyx. Just-in-time vaccines: Biomineralized calcium phosphate core-immunogen shell nanoparticles induce long-lasting CD8 T cell responses in mice. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine, 2013; DOI: 10.1016/j.nano.2013.11.007