I vaccini biomateriali prevengono un'ampia gamma di infezioni batteriche e shock settico

I vaccini biomateriali prevengono un'ampia gamma di infezioni batteriche e shock settico

Gli attuali trattamenti scientifici per le condizioni contagiose stanno incontrando ostacoli crescenti a causa del numero sempre crescente di infezioni microbiche resistenti ai farmaci, epidemie di microrganismi patogeni e l'opportunità in corso di nuove minacce biologiche che potrebbero sorgere in futuro. Vaccini efficaci potrebbero fungere da barriera per evitare numerose infezioni batteriche e alcune delle loro ripercussioni più estreme, tra cui l'avvelenamento del sangue. Secondo i Centers of Disease Control and Prevention (CDC), “Ogni anno, almeno 1.7 milioni di adulti in America sviluppano la sepsi. Quasi 270,000 americani muoiono a causa della sepsi [e] 1 paziente su 3 che muore in ospedale ha la sepsi”. Tuttavia, per i microrganismi batterici più comuni che provocano l'avvelenamento del sangue e numerose altre condizioni, non sono ancora disponibili vaccini.

Ora, come riportato in Natura Ingegneria Biomedica, un gruppo multidisciplinare di scienziati del Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering di Harvard e della John A. Paulson School for Engineering and Applied Sciences (SEAS) ha effettivamente stabilito un metodo di iniezione di infezione basata su biomateriali (ciVAX) come servizio che potrebbe essere generalmente relative a questo problema prevalente. I vaccini ciVAX integrano 2 moderne tecnologie che sono attualmente in crescita scientifica per varie altre applicazioni e che insieme rendono possibile la cattura di antigeni immunogenici da un'ampia gamma di microrganismi e la loro unificazione direttamente negli scaffold di biomateriali per il reclutamento di cellule immunitarie. Iniettato o impiantato dentale sotto la pelle, i vaccini ciVAX poi riprogrammano il sistema immunitario del corpo per fare qualcosa al riguardo contro i microrganismi.

“I poteri protettivi dei vaccini che abbiamo progettato e testato finora e le risposte immunitarie che hanno stimolato sono estremamente incoraggianti e aprono una vasta gamma di potenziali applicazioni vaccinali che vanno dalla profilassi della sepsi a misure rapide contro future minacce pandemiche e minacce biologiche, come così come nuove soluzioni ad alcune delle sfide della medicina veterinaria", ha affermato lo scrittore equivalente David Mooney, Ph D, che è un membro fondatore della Facoltà di base presso il Wyss Institute e guida la piattaforma Immuno-Materials dell'Istituto. È anche il professore di bioingegneria della famiglia Robert P. Pinkas confuso.

Nel loro studio di ricerca, gli scienziati hanno verificato in modo efficiente l'innovazione ciVAX come procedura di sicurezza rispetto a uno dei motivi più tipici di avvelenamento del sangue, costituito da pressioni Gram-favorevoli di S. aureus e Gram-sfavorevoli di E. coli. Evidenziando la possibilità dell'innovazione, hanno scoperto che un'iniezione profilattica di ciVAX salvaguardava tutti i topi per computer immunizzati contro un pericoloso attacco con una pressione di E. coli resistente agli antibiotici, mentre solo il 9% degli animali di controllo non vaccinati ce l'ha fatta. In un disegno suino di shock settico causato da un diverso isolato umano di E. coli, un'iniezione di ciVAX ha protetto contro la crescita di avvelenamento del sangue in tutti e 4 gli animali domestici, mentre 4 animali non vaccinati hanno stabilito un avvelenamento del sangue estremo e inaspettato entro 12 ore. Infine, utilizzando un metodo che simulava una procedura di inoculazione ad anello in popolazioni umane o animali, un'iniezione di ciVax, quando confezionata con un prodotto derivato da agenti patogeni separato da animali domestici contaminati da una letale pressione di E. coli, aveva la capacità di proteggere in modo incrociato gli animali domestici. contro una pressione micidiale di E. coli.

“Il nostro metodo cattura la maggior parte degli antigeni glicoproteici (e glicolipidi) dai patogeni e li presenta nella loro forma nativa al sistema immunitario, dandoci accesso a uno spettro molto più ampio di potenziali antigeni rispetto ai vaccini costituiti da antigeni singoli o da miscele di antigeni ricombinanti. ", ha affermato il co-primo scrittore e scienziato capo dello staff senior di Wyss Michael Super, Ph D. "I vaccini ciVAX contro i patogeni noti possono essere fabbricati e conservati, ma inoltre, tutti i componenti tranne gli antigeni batterici possono essere preassemblati da cGMP stabile a scaffale prodotti. I vaccini completi possono quindi essere assemblati in meno di un'ora una volta che gli antigeni sono disponibili, il che conferisce a questa tecnologia vantaggi unici rispetto ad altri approcci vaccinali quando sono necessarie risposte rapide". Super ha sviluppato il principio ciVAX con il co-primo scrittore Edward Doherty, che in qualità di Lead Senior Staff Scientist ha collaborato con Mooney al sistema Wyss Immuno-Material sui vaccini a base di biomateriali per applicazioni sulle cellule tumorali.

Il direttore fondatore di Super e Wyss Donald Ingber, MD, Ph D., che ha anche autore dello studio di ricerca, ha precedentemente stabilito l'innovazione di cattura del virus utilizzata in ciVAX, che si basa su un'opsonina legante l'agente patogeno umano indigeno-Mannose Binding Lectin (MBL )– che hanno integrato alla sezione Fc di un'immunoglobulina per produrre FcMBL. FcMBL ricombinante si lega a più di 120 diverse varietà di virus e sostanze tossiche, costituite da microrganismi, funghi, infezioni e sanguisughe. In iniziative precedenti, il gruppo ha utilizzato FcMBL per numerosi problemi di analisi e l'innovazione viene attualmente verificata in un test professionale dalla start-up di Wyss BOA Biomedical come componente di una nuovissima terapia per l'avvelenamento del sangue.

Il secondo elemento di innovazione di ciVAX element, l'innovazione dell'iniezione basata sui biomateriali, è stato stabilito come un tipo concettualmente nuovo di zecca di immunoterapia delle cellule tumorali da Mooney e dal suo team presso il Wyss Institute e SEAS, insieme ai partner scientifici presso il Dana-Farber Cancer Istituto. Convalidato in un test professionale su persone con cellule tumorali umane, un'iniezione di cellule tumorali appositamente creata ha potenziato sostanziali azioni immunitarie antitumorali. Novartis sta attualmente lavorando per pubblicizzare l'innovazione dell'iniezione per alcune applicazioni di cellule tumorali, e un metodo di iniezione basato su biomateriali è stato seguito dalla start-up Attivare Therapeutics di Wyss, con Doherty e i precedenti scienziati Wyss Benjamin Seiler e Fernanda Langellotto, Ph D ., che è anche coautore di questo studio di ricerca, in qualità di soci fondatori.

Per allestire i vaccini ciVAX, il gruppo ha utilizzato FcMBL su grani magnetici per catturare particelle batteriche contenenti carboidrati sospese, chiamate Pathogen Associated Molecular Patterns (PAMP), dal virus di selezione, e successivamente ha miscelato le strutture con pezzi di mesoporoso silice (MPS) e reclutamento di cellule immunitarie e attivazione di elementi. Sotto la pelle, l'MPS sviluppa un'impalcatura assorbente e naturalmente degradabile che assume le cellule dendritiche (DC) del sistema immunitario del corpo, le riprogramma su parti esistenti dei PAMP registrati e le rilancia. I DC successivamente si spostano verso i linfonodi dei tubi di drenaggio vicini dove coordinano un'ampia azione immunitaria contro il virus batterico. Il gruppo ha scoperto che i vaccini ciVAX hanno rapidamente potenziato l'accumulo e l'attivazione di DC nei siti Web di iniezione e il numero di DC, cellule B che producono anticorpi e varie chiavi di cellule T che drenano i linfonodi dei tubi, e quindi hanno creato un sistema immunitario efficiente diretto dai patogeni. Azioni.

“Oltre al potenziale di ridurre il rischio di sepsi dentro e fuori gli ospedali, la nostra tecnologia del vaccino ciVAX ha il potenziale per salvare la vita di molti individui minacciati da una moltitudine di agenti patogeni, oltre a prevenire potenzialmente la diffusione di infezioni nelle popolazioni animali o bestiame prima che raggiungano gli umani. È un esempio formidabile di come i ricercatori Wyss di diverse discipline ed esperienze si raccolgano attorno a problemi medici che devono essere risolti urgentemente per creare nuovi approcci potenti", ha affermato Ingber, che è anche il professore di biologia vascolare Judah Folkman presso HMS e Boston Children's Hospital e Professore di Bioingegneria presso la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences.