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
Венера могла бы быть обитаемой, но Юпитер всё испортил

Венера могла бы быть обитаемой, но Юпитер всё испортил

Согласно новому исследованию Калифорнийского университета, сегодня Венера могла бы не быть душным и безводным адом, если бы Юпитер не изменил свою орбиту вокруг Солнца.

Масса Юпитера в 2,5 раза превышает массу всех других планет Солнечной системы вместе взятых. Поскольку он сравнительно огромен, то может нарушать орбиты других планет. В начале формирования Юпитера как планеты он находился ближе к Солнцу, а затем удалялся от него из-за взаимодействия с диском, из которого формируются планеты, а также с другими планетами-гигантами. Это движение и повлияло на Венер...
30.09.20 19:36
0
2
Появляется все больше свидетельств существования подледных озер На Марсе

Появляется все больше свидетельств существования подледных озер На Марсе

Пару недель назад стало известно, что на Венере может быть жизнь на высоте около 50 км над поверхностью. Новое исследование показывает, что лучшее место для жизни на Марсе может находиться на глубине более километра ниже поверхности, где была обнаружена целая сеть подледниковых озер.

Марс не всегда был таким холодным и сухим, как сейчас. Есть множество признаков того, что вода текла по его поверхности в далеком прошлом, но сегодня сложно найти даже какие-либо трещины, которые можно было бы назвать влажными. Тем не менее, сегодня на Марсе много воды, но практически вся она заморожена, поэтому от нее мало пользы для жизни. Даже в местах, где полуденная температура поднимается в...
29.09.20 18:42
0
0
Исследование описывает одну из самых экстремальных планет во Вселенной

Исследование описывает одну из самых экстремальных планет во Вселенной

CHEOPS сдерживает своё обещание: наблюдения с помощью космического телескопа позволили выявить детали экзопланеты WASP-189b - одной из самых экстремальных известных планет.

CHEOPS - это совместная миссия Европейского космического агентства (EКA) и Швейцарии под эгидой Бернского университета в сотрудничестве с Женевским университетом. Через 8 месяцев после запуска космического телескопа CHEOPS была выпущена первая научная публикация с использованием данных CHEOPS. CHEOPS - это первая миссия ЕКА, посвященная изучению известных экзопланет, вращающихся вокруг звезд ...
28.09.20 18:58
0
0
Новые измерения показывают, что на Луне опасный уровень радиации

Новые измерения показывают, что на Луне опасный уровень радиации

Будущие исследователи Луны будут подвергаться облучению в 2-3 раза больше, чем астронавты на борту Международной космической станции, что представляет опасность для здоровья, для защиты от которой потребуются укрытия с толстыми стенами.

В исследовании отмечается, что посадочный модуль Китая на обратной стороне Луны обеспечивает первые полные измерения радиационного воздействия на поверхности Луны, что является важной информацией для НАСА и других организаций, стремящихся отправить астронавтов на Луну. Китайско-немецкая группа сообщила о радиационных данных, собранных спускаемым аппаратом Chang'e 4 (в честь китайской богини луны)...
26.09.20 19:03
0
4
Новый тест выявляет лучевую болезнь за час

Новый тест выявляет лучевую болезнь за час

Новый диагностический инструмент обещает значительно сократить время, необходимое для выявления лучевой болезни, путем измерения пары ключевых биомаркеров в одной капле крови.

Благодаря тому, что результаты будут готовы всего через несколько часов, эта технология может оказать большую помощь медицинским работникам, реагирующим на такие бедствия, как Чернобыль, позволяя быстро выявлять пациентов, которые нуждаются в немедленном лечении. Лучевая болезнь или острая лучевая болезнь (ОЛБ), как это случалось с работниками Чернобыльской АЭС в 1986 году или жителями Хиросимы и...
19.07.20 20:01
0
4
Активация рецепторов бурого жира помогает мышцам сжигать жир и наращивать мышцы

Активация рецепторов бурого жира помогает мышцам сжигать жир и наращивать мышцы

Исследователи нашли способ обратить некоторые признаки старения у мышей.

Запустив рецепторы быстросгорающей формы жира, ученые смогли снизить у пожилых животных количество жира и увеличить процент мышц, сделав их такими же здоровыми, как и более молодые мыши. Прелесть в том, что люди тоже так могут. Не весь жир одинаков. Белый жир - это то, с чем мы постоянно боремся на животах и бедрах, которые укутывает тело для сохранения избыточной энергии. А бурый жир - более пол...
29.06.20 15:52
0
5
Разработан верхний экзоскелет для восстановления после инсульта

Разработан верхний экзоскелет для восстановления после инсульта

Когда перенесшие инсульт пациенты выздоравливают после паралича верхней части тела, им необходимо помочь нервной системе вспомнить «утраченные» движения.

Задача непростая, и тут может помочь Harmony SHR. SHR - это роботизированный экзоскелет для верхней части тела, который используется в сидячем положении. Он был разработан в Остине, штат Техас, Harmony Bionics. Две шарнирные руки мягко прикрепляются к рукам пациента, поддерживая их вес, и многократно выполняют предварительно запрограммированные упражнения, индивидуальные для каждого пациента, пре...
23.06.20 16:58
0
3
Спрей из вулканического стекла убивает малярийных комаров

Спрей из вулканического стекла убивает малярийных комаров

Перлит часто используется для изоляции в зданиях. Но согласно новому исследованию, он также очень хорошо помогает в уничтожении вызывающих малярию комаров.

Сейчас люди в регионах, подверженных малярии, регулярно распыляют инсектициды на противомоскитные сетки. Хотя это действительно убивает многих москитов, которые приземляются на обработанные поверхностях, инсектициды токсичны и для людей, и для окружающей среды. В поисках более экологически чистой альтернативы ученые из университета Северной Каролины и Ливерпульской школы тропической медицины неда...
07.06.20 22:49
0