Biomaterial-Impfstoffe schützen ein breites Spektrum an bakteriellen Infektionen und septischem Schock

Biomaterial-Impfstoffe schützen ein breites Spektrum an bakteriellen Infektionen und septischem Schock

Aktuelle wissenschaftliche Behandlungen für ansteckende Erkrankungen stoßen aufgrund der ständig steigenden Zahl arzneimittelresistenter mikrobieller Infektionen, epidemischer Ausbrüche pathogener Mikroorganismen und der anhaltenden Möglichkeit brandneuer Biobedrohungen, die in der Zukunft auftreten können, auf zunehmende Hindernisse. Wirksame Impfstoffe könnten als Barriere dienen, um zahlreiche bakterielle Infektionen und einige ihrer extremsten Auswirkungen, die in einer Blutvergiftung bestehen, zu vermeiden. Nach Angaben der Centers of Disease Control and Prevention (CDC) „erleiden jedes Jahr mindestens 1.7 Millionen Erwachsene in Amerika eine Sepsis. Fast 270,000 Amerikaner sterben an Sepsis [und] 1 von 3 Patienten, die in einem Krankenhaus sterben, hat eine Sepsis.“ Für die typischsten bakteriellen Mikroorganismen, die Blutvergiftungen und zahlreiche andere Erkrankungen auslösen, sind jedoch noch immer keine Impfstoffe verfügbar.

Nun, wie berichtet in Natur Biomedizintechnik, eine multidisziplinäre Gruppe von Wissenschaftlern am Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering in Harvard und der John A. Paulson School for Engineering and Applied Sciences (SEAS) hat tatsächlich eine biomaterialbasierte Infektionsinjektionsmethode (ciVAX) als eine allgemeingültige Dienstleistung etabliert im Zusammenhang mit diesem weit verbreiteten Problem. ciVAX-Impfstoffe integrieren 2 moderne Technologien, die sich derzeit für verschiedene andere Anwendungen im wissenschaftlichen Wachstum befinden und die es miteinander ermöglichen, immunogene Antigene aus einer Vielzahl von Mikroorganismen einzufangen und direkt in immunzellrekrutierende Biomaterialgerüste zu vereinen. Injiziert oder unter die Haut implantiert, programmieren ciVAX-Impfstoffe danach das körpereigene Immunsystem um, um etwas gegen Mikroorganismen zu unternehmen.

„Die Schutzwirkungen der bisher von uns entwickelten und getesteten Impfstoffe und die durch sie stimulierten Immunreaktionen sind äußerst ermutigend und eröffnen ein breites Spektrum potenzieller Impfstoffanwendungen, die von der Sepsis-Prophylaxe bis hin zu schnellen Maßnahmen gegen zukünftige pandemische Bedrohungen und Biobedrohungen reichen sowie neue Lösungen für einige der Herausforderungen in der Veterinärmedizin“, behauptete der gleichgestellte Autor David Mooney, Ph. D., der ein Gründungsmitglied der Core Faculty am Wyss Institute ist und die Immuno-Materials-Plattform des Instituts leitet. Er ist ebenfalls der Robert P. Pinkas Family Professor of Bioengineering durcheinander.

In ihrer Forschungsstudie überprüften die Wissenschaftler die ciVAX-Innovation als Sicherheitsverfahren effizient im Vergleich zu einem der typischsten Gründe für eine Blutvergiftung, bestehend aus Gram-günstigen S. aureus- und Gram-ungünstigen E. coli-Drücken. Sie hoben die Möglichkeit der Innovation hervor und entdeckten, dass eine prophylaktische ciVAX-Injektion alle immunisierten Computermäuse vor einem gefährlichen Angriff mit einem antibiotikaresistenten E. coli-Druck schützte, während nur 9 % der ungeimpften Kontrolltiere durchkamen. In einem Schweinedesign mit septischem Schock, der durch verschiedene menschliche E. coli-Isolate verursacht wurde, schützte eine ciVAX-Injektion bei allen 4 Haustieren vor dem Wachstum einer Blutvergiftung, während 4 ungeimpfte Haustiere innerhalb von 12 Stunden eine extreme und unerwartete Blutvergiftung feststellten. Schließlich hatte eine ciVax-Injektion, die mit einem von Krankheitserregern abgeleiteten Produkt verpackt war, das von Haustieren getrennt wurde, die mit einem tödlichen E. coli-Druck kontaminiert waren, unter Verwendung einer Methode, die ein Ringimpfungsverfahren bei Menschen oder Tieren simulierte, die Fähigkeit, Haustiere zu schützen gegen einen verschiedenen tödlichen E. coli-Druck.

„Unsere Methode fängt die Mehrheit der Glykoprotein- (und Glykolipid-)Antigene der Krankheitserreger ein und präsentiert diese in ihrer nativen Form dem Immunsystem, was uns Zugang zu einem viel größeren Spektrum potenzieller Antigene verschafft als Impfstoffe, die aus einzelnen oder Mischungen rekombinanter Antigene bestehen “, behauptet Co-Erstautor und Wyss Lead Senior Staff Scientist Michael Super, Ph. D. „ciVAX-Impfstoffe gegen bekannte Krankheitserreger können hergestellt und gelagert werden, aber zusätzlich können alle Komponenten mit Ausnahme der bakteriellen Antigene aus lagerstabilem cGMP . vormontiert werden Produkte. Die vollständigen Impfstoffe können dann in weniger als einer Stunde zusammengestellt werden, sobald die Antigene verfügbar sind, was dieser Technologie gegenüber anderen Impfstoffansätzen einzigartige Vorteile bietet, wenn schnelle Reaktionen erforderlich sind.“ Super entwickelte das ciVAX-Prinzip zusammen mit dem Co-Erstautor Edward Doherty, der als früherer leitender Senior Staff Scientist mit Mooney am Wyss Immuno-Material-System an auf Biomaterialien basierenden Impfstoffen für Krebszellenanwendungen zusammengearbeitet hat.

Der Gründungsdirektor von Super and Wyss, Donald Ingber, MD, Ph. D., der ebenfalls die Forschungsstudie verfasst hat, etablierte früher die Virus-Capture-Innovation, die in ciVAX verwendet wird, die auf einem einheimischen humanpathogenbindenden Opsonin-Mannose-Bindungslektin (MBL .) basiert )– dass sie in den Fc-Abschnitt eines Immunglobulins integriert wurden, um FcMBL zu produzieren. Rekombinantes FcMBL bindet an mehr als 120 verschiedene Virusarten und Giftstoffe, bestehend aus Mikroorganismen, Pilzen, Infektionen und Blutsaugern. In früheren Initiativen nutzte der Konzern FcMBL für zahlreiche Analysefragen, derzeit wird die Innovation vom Wyss-Start-up BOA Biomedical als Bestandteil einer brandneuen Blutvergiftungstherapie in einem professionellen Test überprüft.

Das 2. Innovationselement von ciVAX element, die auf Biomaterialien basierende Injektionsinnovation, wurde von Mooney und seinem Team am Wyss Institute und SEAS zusammen mit wissenschaftlichen Partnern am Dana-Farber Cancer als konzeptionell völlig neue Art der Krebszellen-Immuntherapie etabliert Institut. In einem professionellen Test an menschlichen Krebszellen validiert, verstärkte eine speziell entwickelte Injektion von Krebszellen erhebliche Anti-Tumor-Immunwirkungen. Novartis arbeitet derzeit daran, die Injektionsinnovation für sichere Krebszellenanwendungen zu bewerben, und eine zugehörige Injektionsmethode auf Biomaterialbasis wird vom Wyss-Start-up Attivare Therapeutics mit Doherty und den früheren Wyss-Wissenschaftlern Benjamin Seiler und Fernanda Langellotto, Ph. D., verfolgt ., die ebenfalls als Gründungsmitglieder diese Forschungsstudie mitverfasst haben.

Um ciVAX-Impfstoffe einzurichten, nutzte die Gruppe FcMBL auf magnetischen Körnern, um suspendierte bakterielle kohlenhydrathaltige Partikel, sogenannte Pathogen Associated Molecular Patterns (PAMPs), aus dem Selektionsvirus zu fangen, und vermischte danach einfach die Einrichtungen mit Stückchen mesoporöser Silica (MPS) und Immunzellen-Rekrutierung und Einschalten von Elementen. Unter der Haut entwickelt MPS ein absorbierendes, natürlich abbaubares Gerüst, das dendritische Zellen (DCs) des körpereigenen Immunsystems einstellt, sie auf vorhandene Teile der aufgezeichneten PAMPs umprogrammiert und sie erneut startet. Die DCs wandern danach zu benachbarten Lymphknoten der Drainagerohre, wo sie eine breite Immunaktion gegen das bakterielle Virus koordinieren. Die Gruppe entdeckte, dass ciVAX-Impfstoffe schnell den Aufbau und die Aktivierung von DCs auf Schuss-Websites und die Anzahl von DCs, Antikörper-produzierenden B-Zellen und verschiedenen T-Zell-Schlüsseln in Lymphknotendrainagen steigerten und so ein effizientes, pathogengesteuertes Immun . herstellten Aktionen.

„Neben dem Potenzial, das Sepsisrisiko innerhalb und außerhalb von Krankenhäusern zu verringern, hat unsere ciVAX-Impfstofftechnologie das Potenzial, das Leben vieler Menschen zu retten, die von einer Vielzahl von Krankheitserregern bedroht sind, und zusätzlich die Ausbreitung von Infektionen in Tierpopulationen zu verhindern oder Vieh, bevor sie den Menschen erreichen. Es ist ein großartiges Beispiel, wie sich Wyss-Forscher unterschiedlicher Disziplinen und Erfahrungen selbst um medizinische Probleme herum versammeln, die dringend gelöst werden müssen, um kraftvolle neue Ansätze zu entwickeln“, sagte Ingber, ebenfalls Judah Folkman Professor für Gefäßbiologie an der HMS und Boston Children's Hospital und Professor für Bioengineering an der Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences.