Νέα τεχνολογία εμβολίων τα επόμενα χρόνια θα λύσει τα χέρια των γιατρών για πολλές ασθένειες

Η πανδημία COVID-19 έφερε τα εμβόλια mRNA στο επίκεντρο της παγκόσμιας επιστημονικής προσοχής. Μετά την ολοκλήρωση των κλινικών δοκιμών, το πρώτο εμβόλιο mRNA χορηγήθηκε στις 8 Δεκεμβρίου 2020. Μετέπειτα υπολογιστικά μοντέλα εκτίμησαν ότι μέσα στον πρώτο χρόνο χρήσης τους τα εμβόλια αυτά απέτρεψαν τουλάχιστον 14,4 εκατομμύρια θανάτους παγκοσμίως. Η επιτυχία αυτή ενθάρρυνε τους επιστήμονες να αναπτύξουν παρόμοια εμβόλια για άλλα λοιμώδη νοσήματα, όπως η γρίπη, ο αναπνευστικός συγκυτιακός ιός (RSV), ο HIV, ο ιός Zika, ο ιός Epstein-Barr και το βακτήριο της φυματίωσης. Παράλληλα όμως, η εμπειρία από τα εμβόλια COVID-19 αποκάλυψε σημαντικούς περιορισμούς που καθιστούν αναγκαία την ανάπτυξη νέων στρατηγικών ανοσοποίησης.

Η προστασία που παρέχουν τα εμβόλια mRNA μπορεί να διαφέρει σημαντικά από άτομο σε άτομο και δεν είναι μόνιμη. Το πρόβλημα αυτό επιτείνεται από τη συνεχή εξέλιξη του SARS-CoV-2, ο οποίος δημιουργεί νέες παραλλαγές με δυνατότητα μερικής διαφυγής από την ανοσολογική απόκριση. Έτσι, συχνά απαιτούνται επικαιροποιήσεις των εμβολίων. Επιπλέον, η παραγωγή τους είναι σύνθετη και δαπανηρή, ενώ ο ακριβής έλεγχος του αριθμού των μορίων mRNA που ενσωματώνονται στα λιπιδικά νανοσωματίδια παραμένει δύσκολος. Τα εμβόλια αυτά χρειάζονται επίσης ψυχρή αλυσίδα αποθήκευσης και ενδέχεται να προκαλέσουν ανεπιθύμητες δράσεις εκτός στόχου. Η υπέρβαση αυτών των δυσκολιών θεωρείται κρίσιμη για την αποτελεσματική προετοιμασία απέναντι σε μελλοντικές επιδημίες.

Σε αυτό το πλαίσιο, ερευνητές από διάφορα ιδρύματα ανέπτυξαν μια εναλλακτική προσέγγιση βασισμένη στη νανοτεχνολογία DNA origami, γνωστή ως πλατφόρμα DoriVac. Το σύστημα αυτό λειτουργεί ταυτόχρονα ως εμβόλιο και ως ανοσοενισχυτικό. Οι επιστήμονες σχεδίασαν εμβόλια που στοχεύουν σε μια πεπτιδική περιοχή (HR2) των πρωτεϊνών ακίδας διαφόρων ιών, όπως ο SARS-CoV-2, ο HIV και ο Ebola. Σε πειράματα σε ποντίκια, το εμβόλιο HR2 για τον SARS-CoV-2 προκάλεσε ισχυρή ανοσολογική απόκριση τόσο μέσω αντισωμάτων όσο και μέσω ενεργοποίησης Τ-λεμφοκυττάρων.

Για να αξιολογηθεί καλύτερα η πιθανή επίδραση στον άνθρωπο, η ομάδα χρησιμοποίησε μια προηγμένη μικρορευστική τεχνολογία που προσομοιώνει λεμφαδένα σε εργαστηριακό περιβάλλον. Σε αυτό το μοντέλο, το εμβόλιο DoriVac ενεργοποίησε έντονα τα ανθρώπινα ανοσοκύτταρα και προκάλεσε αντιδράσεις ειδικές για το αντιγόνο. Όταν συγκρίθηκε άμεσα με εμβόλια mRNA που μεταφέρονται με λιπιδικά νανοσωματίδια και κωδικοποιούν την ίδια πρωτεΐνη ακίδα, το DoriVac εμφάνισε παρόμοια ισχυρή ανοσολογική ενεργοποίηση. Ωστόσο, παρουσίασε πλεονεκτήματα ως προς τη σταθερότητα, την αποθήκευση και τη διαδικασία παραγωγής.

Τα εμβόλια DoriVac κατασκευάζονται από μικροσκοπικές τετραγωνικές νανοδομές DNA που αυτοσυναρμολογούνται. Στη μία πλευρά φέρουν μόρια ανοσοενισχυτικών ουσιών τοποθετημένα με ακρίβεια νανομέτρων, ενώ στην άλλη πλευρά παρουσιάζουν επιλεγμένα αντιγόνα, όπως πρωτεΐνες ή πεπτίδια από παθογόνα ή όγκους. Προηγούμενες μελέτες σε ποντίκια με όγκους έδειξαν ότι η δομή DNA origami ενισχύει σημαντικά την ανοσολογική απόκριση σε σύγκριση με εμβόλια χωρίς αυτή τη νανοδομή. Οι ερευνητές διαπίστωσαν αύξηση των Β-κυττάρων που παράγουν αντισώματα, των δενδριτικών κυττάρων που παρουσιάζουν αντιγόνα, καθώς και των Τ-κυττάρων μνήμης και των κυτταροτοξικών Τ-κυττάρων, τα οποία είναι καθοριστικά για τη μακροχρόνια προστασία.

Ένα βασικό εμπόδιο στην ανάπτυξη εμβολίων είναι ότι οι ανοσολογικές αντιδράσεις των ποντικών δεν αντικατοπτρίζουν πάντα τις ανθρώπινες. Για τον λόγο αυτό χρησιμοποιήθηκε ένα «λεμφαδένας σε τσιπ» ανθρώπινου τύπου, που μιμείται βασικές λειτουργίες του ανθρώπινου ανοσοποιητικού συστήματος. Το μοντέλο αυτό έδειξε ότι το εμβόλιο DoriVac ενεργοποιεί ανθρώπινα δενδριτικά κύτταρα και αυξάνει την παραγωγή φλεγμονωδών κυτοκινών, ενώ παράλληλα ενισχύει τον αριθμό των προστατευτικών CD4+ και CD8+ Τ-κυττάρων.

Απολαμβάνετε το περιεχόμενο μας? Εγγραφείτε στο newsletter μας!

Τέλος, συγκρίσεις σε ποντίκια μεταξύ εμβολίων DoriVac και εμβολίων mRNA που κωδικοποιούν την πλήρη πρωτεΐνη ακίδα του SARS-CoV-2 έδειξαν ότι και οι δύο προσεγγίσεις προκαλούν παρόμοια αντιιική ανοσία. Παρά ταύτα, τα εμβόλια DNA origami ενδέχεται να προσφέρουν σημαντικά πρακτικά πλεονεκτήματα, όπως μικρότερη ανάγκη για ψυχρή αποθήκευση και απλούστερη παραγωγή. Πρόσφατες μελέτες υποδεικνύουν επίσης ότι διαθέτουν ελπιδοφόρο προφίλ ασφάλειας. Συνολικά, η πλατφόρμα DoriVac φαίνεται να αποτελεί μια ευέλικτη και πολλά υποσχόμενη τεχνολογία για την ανάπτυξη εμβολίων νέας γενιάς κατά λοιμωδών νόσων.