Ошибка!

Показать Ошибка!

Забыли пароль?

Ошибка!

Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Забыли пароль? Напишите ваш email и мы отправим письмо с инструкциями.

Ошибка!

Обратно

Закрыть

Ученые создали комплексную синтетическую вакцину на основе молекул ДНК

Ученые создали комплексную синтетическую вакцину на основе молекул ДНК
В поисках способов создания более безопасных и эффективных вакцин ученые из Института Биопроектирования Государственного Университета в Аризоне (Biodesign Institute at Arizona State University) обратились к многообещающему направлению, называющемуся ДНК-нанотехнологиями (DNA nanotechnology), чтобы получить совершенно новый тип синтетических вакцин.


 

 

Работая над исследованием, опубликованным недавно в журнале Nano Letters, иммунолог Юнг Чанг (Yung Chang) из Института Биопроектирования объединил усилия со своими коллегами, в числе которых упоминается известный специалист по ДНК-нанотехнологиям Хао Ян (Hao Yan), для того чтобы синтезировать первый в мире вакцинный комплекс, который можно безопасно и эффективно доставлять к нужным участкам посредством его размещения на самоорганизующихся, объемных ДНК-наноструктурах.

«Когда Хао предложил рассматривать ДНК не как генетический материал, а как рабочую платформу, у меня возникла мысль применить этот подход в иммунологии», - говорит Чанг, адъюнкт-профессор из Школы Бионаук (the School of Life Sciences) и исследователь из Центра Инфекционных Заболеваний и Вакцин при Институте Биопроектирования. «Это должно было дать нам отличную возможность воспользоваться ДНК-носителями для создания синтетической вакцины».

«Главный вопрос звучал так: безопасно ли это? Мы хотели воспроизвести группу молекул, которые могли бы вызвать безопасный и мощный иммунный ответ в организме. Поскольку команда под руководством Хао в течение последних нескольких лет занималась конструированием различных ДНК-наноструктур, мы начали сотрудничать с целью отыскать потенциальные сферы применения таких структур в области медицины».

 

Уникальность предложенного учеными из Аризоны метода заключается в том, что носителем антигена являвляется молекула ДНК

 

В мультидисциплинарную исследовательскую группу также входили: аспирант-биохимик из Университета в Аризоне, первый автор работы Сяовей Лиу (Xiaowei Liu), профессор Янг Су (Yang Xu), преподаватель биохимии Ян Лиу (Yan Liu), студент из Школы Бионаук Крейг Клиффорд (Craig Clifford) и Тао Ю (Tao Yu), аспирант из Сычуаньского Университета в Китае.

Чанг подчеркивает, что повсеместное внедрение вакцинации населения привело к одному из самых существенных триумфов общественной медицины. Искусство создания вакцин полагается на генную инженерию в плане конструирования вирусоподобных частиц из протеинов, стимулирующих иммунную систему. Такие частицы схожи по своей структуре с настоящими вирусами, но не содержат при этом опасных генетических компонентов, вызывающих заболевания.

Важное достоинство ДНК-нанотехнологии, в рамках которой биомолекуле можно придавать двух- или трехмерную форму, заключается в возможности очень точными методами создавать  молекулы, способные выполнять функции, характерные для естественных молекул в организме.

«Мы экспериментировали с разными размерами и формами ДНК-наноструктур и добавляли к ним биомолекулы, чтобы узнать, как на них отреагирует организм», - поясняет Ян, директор факультета химии и биохимии, исследователь из Центра Биофизики Одиночных Молекул (Center for Single Molecule Biophysics) при Институте Биопроектирования. Благодаря подходу, который ученые называют «биомимикрией», вакцинные комплексы, протестированные ими, приближаются по своим размерам и формам к природным вирусным частицам.

Чтобы показать перспективность своей концепции, исследователи закрепили имунностимулирующий протеин стрептавидин (STV), а также усиливающий иммунный ответ препарат CpG олигодеоксинуклетид на отдельных пирамидальных разветвленных ДНК-структурах, что должно было позволить им получить в итоге синтетический вакцинный комплекс.

 

Схематичное сравнение структур патогенного вируса гриппа (слева) и частицы синтетической вакцины (справа)

 

В первую очередь научной группе нужно было доказать, что клетки-«мишени» способны поглотить наноструктуры.  Присоединив светоизлучающую молекулу-метку к наноструктуре, ученые убедились в том, что наноструктура находит подобающее ей место в клетке и остается стабильной на протяжении нескольких часов – достаточно долго, для того чтобы вызвать иммунный ответ.

Затем, в опытах на мышах, ученые отрабатывали доставку вакцинного «груза» к клеткам, которые являются первыми звеньями в цепи иммунной реакции организма, координирующими взаимодействие между разными компонетнтами вроде антиген-представляющих клеток, включая макрофаги, дендритные клетки и B-клетки. После того как наноструктуры проникают в клетку,  они «анализируются» и «отображаются» на клеточной поверхности, так чтобы их распознали T-клетки, белые гемоциты (клетки крови), играющие центральную роль в процессе запуска защитной реакции организма. T-клетки, в свою очередь, помогают B-клеткам вырабатывать антитела против чужеродных антигенов.

Чтобы надежно протестировать все варианты, исследователи вводили в клетки как полный вакцинный комплекс, так и отдельно STV-антиген, а также STV-антиген, смешанный с CpG-усилителем.

По прошествии 70-дневного периода ученые обнаружили, что мыши, иммунизированные полным вакцинным комплексом, продемонстрировали иммунный ответ, в 9 раз более сильный по сравнению с вызванным смесью CpG c STV. Наиболее заметную реакцию инициировала структура именно тетраэдрической (пирамидальной) формы. Однако иммунный ответ на вакцинный комплекс признан не только специфическим (то есть реакцией организма на конкретный антиген, использовавшийся экспериментаторами) и эффективным, но и безопасным, что подтверждается отсутствием иммунной реакции на вводившиеся в клетки «пустые» ДНК (не несущие биомолекулы).

«Мы были весьма довольны», - говорит Чанг. «Так замечательно видеть результаты, которые мы сами предсказали. Такое не часто случается в биологии».

 

Будущее фармакологической отрасли за таргетированными лекарственными препаратами

 

Теперь команда исследователей размышляет над возможными перспективами нового метода стимулирования особых иммунных клеток с целью вызова реакции за счет использования ДНК-платформы.  На базе новой технологии можно создавать вакцины, состоящие из нескольких действующих препаратов, а также изменять цели для регуляции иммунного ответа.

Кроме того, новая технология обладает потенциалом для разработки новых способов целевой терапии, в частности, производства «таргетированных» лекарств, которые доставляются в строго отведенные участки организма и потому не дают опасные побочные эффекты.

Наконец, несмотря на то что ДНК-направление еще только развивается, научная работа исследователей из Аризоны имеет серьезное прикладное значение для медицины, электроники и других областей.

Чанг и Ян признают, что еще многое предстоит изучить и оптимизировать в представленном ими методе вакцинации, но ценность открытия неоспорима. «Имея на руках практическое подтверждение нашей концепции, мы теперь можем производить синтетические вакцины с неограниченным числом антигенов», - подводит итог Чанг.

Финансовая поддержка в проведении научной работы была оказана Министерством Обороны США и Национальными Институтами Здоровья.

Комментарии:

Еще нет комментариев, станьте первым коментатором!
Войдите на зайт или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии!
0
Вулканическое озеро показывает, как могла существовать жизнь на Марсе

Вулканическое озеро показывает, как могла существовать жизнь на Марсе

Несколько микробов выживают в условиях, аналогичных условиям ранней истории Марса и это возможно благодаря широкому спектру адаптаций.

Гидротермальное кратерное озеро вулкана Поас в Коста-Рике — одно из самых неблагоприятных мест обитания на планете. Вода ультракислая, полная токсичных металлов, а температура колеблется от комфортной до кипения. Кроме того, повторяющиеся «фреатические извержения» вызывают внезапные выбросы пара, пепла и камней. Несмотря на такие смертоносные извержения, гидротермальная среда может быть тем местом...
28.01.22 10:41
0
1
Астрономы предсказывают: космический мусор SpaceX упадет на Луну

Астрономы предсказывают: космический мусор SpaceX упадет на Луну

Эксперты сообщают, что часть ракеты SpaceX, стартовавшая 7 лет назад и брошенная в космосе после завершения миссии, врежется в Луну в марте.

Ракета использовалась в 2015 году для вывода на орбиту спутника Deep Space Climate Observatory НАСА. С тех пор вторая ступень ракеты двигалась по хаотической орбите, сообщил в среду астроном Билл Грей. Именно Грей рассчитал новый курс столкновения космического мусора с Луной. По словам астронома, ракета-носитель прошла довольно близко к Луне в январе во время встречи, которая изменила ее орбиту....
27.01.22 10:35
0
2
Телескоп Уэбба добрался до точки L2

Телескоп Уэбба добрался до точки L2

НАСА сообщило, что космический телескоп Джеймса Уэбба достиг своей орбиты в 1,5 млн. км. от планеты.

Около 22:00 по московскому времени обсерватория запустила двигатели на 5 минут, чтобы достичь второй точки Лагранжа (L2), где прлучит доступ почти к половине неба в любой момент. «Уэбб, добро пожаловать домой!» заявил директор НАСА Билл Нельсон. «Мы на один шаг ближе к раскрытию тайн Вселенной. Я не могу дождаться, чтобы увидеть первые новые взгляды Уэбба на Вселенную этим летом!» В этом регионе...
25.01.22 11:18
0
1
Постоянные астероидные дожди разрушают предыдущие представления о кратерах Марса

Постоянные астероидные дожди разрушают предыдущие представления о кратерах Марса

Исследование университета Нового Кертина подтвердило, что частота столкновений астероидов, образовавших ударные кратеры на Марсе, была постоянной на протяжении последних 600 миллионов лет.

В исследовании проанализировано образование более 500 крупных марсианских кратеров с использованием алгоритма обнаружения кратеров, ранее разработанного в Кертине, который автоматически подсчитывает видимые ударные кратеры на изображении с высоким разрешением. Несмотря на предыдущие исследования, предполагающие всплески частоты столкновений с астероидами, ведущий исследователь Энтони Лагейн из Шк...
24.01.22 15:27
0
0
Ученые открыли структуру белка, что закладывает основу для вакцины против аллергии для собак

Ученые открыли структуру белка, что закладывает основу для вакцины против аллергии для собак

Японские ученые, изучающие возможность создания вакцины для людей, страдающих аллергией на собак, сделали значительный прорыв, впервые определив кристаллическую структуру белка, лежащего в основе большинства аллергий на собак.

Новое понимание этого белка позволило исследователям сузить круг поиска белковых компонентов, которые вызывают иммунный ответ, характерный для этих аллергических реакций, что еще на шаг приблизило перспективу создания вакцины. Ученые идентифицировали семь типов аллергенов, которые вызывают у людей аллергические реакции на собак. Эти молекулы связываются с антителами через короткие аминокислотные ...
26.12.21 14:24
0
1
Новаторское использование CRISPR позволяет выбирать пол мышей со 100% эффективностью

Новаторское использование CRISPR позволяет выбирать пол мышей со 100% эффективностью

Исследователи использовали систему редактирования генов CRISPR для создания пометов мышей, на 100% состоящих из самцов или самок. Этот метод может помочь предотвратить ненужную выбраковку животных нежелательного пола в сельском хозяйстве или научных экспериментах.

Только куры откладывают яйца, и только коровы дают молоко, то есть самцов обоих видов обычно забивают вскоре после рождения. Для некоторых экспериментов ученые могут также потребовать, чтобы животные мужского или женского пола изучали заболевания, зависящие от пола, такие как рак яичников или простаты. В настоящее время нет никаких способов надежно воспроизвести у млекопитающих один пол по сравнен...
06.12.21 12:29
0
2
Бионический глаз готовится к испытаниям на людях

Бионический глаз готовится к испытаниям на людях

У людей с определенными видами слепоты может появиться новая надежда, поскольку экспериментальное устройство для восстановления зрения было признано безопасным для имплантации. Его еще предстоит испытать на людях, но он обещает обеспечить довольно элементарную форму зрения.

Протез Phoenix99 Bionic Eye разрабатывается учеными из Сиднейского университета Австралии и Университета Нового Южного Уэльса. Он предназначен для пациентов со слепотой, вызванной дегенеративными заболеваниями, такими как пигментный ретинит, при котором сетчатка нарушена, но зрительный нерв остается неповрежденным. Система включает в себя небольшую видеокамеру, крепящуюся к очкам, которая отображ...
05.12.21 15:28
0
1
Мышам генетически отредактировали микробиом кишечника

Мышам генетически отредактировали микробиом кишечника

Ученые из Калифорнийского университета (UCSF) впервые успешно отредактировали геном бактерий в микробиоме кишечника живых мышей. Вирусы, охотящиеся за бактериями, загружены системой редактирования генов CRISPR, что стало прорывом, который может помочь управлять соотношением между различными видами бактерий для лечения ряда проблем со здоровьем.

В каждом кишечнике огромное сообщество микроорганизмов. Этот микробиом кишечника неразрывно связан с нашим здоровьем, а не только со здоровьем пищеварительной системы. Недавние исследования показали, что микробиом кишечника может играть роль в возникновении аутоиммунных заболеваний, диабета, рака, сердечно-сосудистых заболеваний, болезни Паркинсона, Альцгеймера, рассеянного склероза и даже депресс...
29.11.21 10:56
0