Biomateriaalvaccins weren een breed scala aan bacteriële infecties en septische shock af

Biomateriaalvaccins weren een breed scala aan bacteriële infecties en septische shock af

De huidige wetenschappelijke behandelingen voor besmettelijke aandoeningen stuiten op steeds grotere obstakels vanwege het steeds toenemende aantal resistente microbiële infecties, epidemische uitbraken van pathogene micro-organismen en de voortdurende kans op gloednieuwe biobedreigingen die zich in de toekomst kunnen voordoen. Effectieve vaccins kunnen dienen als een barrière om tal van bacteriële infecties en enkele van hun meest extreme gevolgen, bestaande uit bloedvergiftiging, te voorkomen. Volgens de Centers of Disease Control and Prevention (CDC): "Elk jaar ontwikkelen ten minste 1.7 miljoen volwassenen in Amerika sepsis. Bijna 270,000 Amerikanen sterven als gevolg van sepsis [en] 1 op de 3 patiënten die overlijdt in een ziekenhuis heeft sepsis.” Voor de meest typische bacteriële micro-organismen die bloedvergiftiging en tal van andere aandoeningen veroorzaken, zijn er echter nog steeds geen vaccins beschikbaar.

Nu, zoals gemeld in Natuur Biomedische Technologie, heeft een multidisciplinaire groep wetenschappers van het Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering van Harvard en de John A. Paulson School for Engineering and Applied Sciences (SEAS) feitelijk een op biomateriaal gebaseerde infectie-injectiemethode (ciVAX) ontwikkeld als een dienst die in het algemeen verband met dit veelvoorkomende probleem. ciVAX-vaccins integreren 2 moderne technologieën die momenteel in wetenschappelijke groei zijn voor verschillende andere toepassingen, en die met elkaar het mogelijk maken om immunogene antigenen van een breed scala aan micro-organismen te vangen en hun unificatie rechtstreeks in immuuncel-rekruterende biomateriaal-steigers. Geïnjecteerd of tandheelkundig geïmplanteerd onder de huid, ciVAX-vaccins herprogrammeren daarna het immuunsysteem van het lichaam om er iets aan te doen in plaats van micro-organismen.

“De beschermende krachten van de vaccins die we tot nu toe hebben ontworpen en getest en de immuunreacties die ze hebben gestimuleerd, zijn buitengewoon bemoedigend en openen een breed scala aan potentiële vaccintoepassingen, variërend van sepsisprofylaxe tot snelle maatregelen tegen toekomstige pandemische dreigingen en biobedreigingen, zoals evenals nieuwe oplossingen voor enkele van de uitdagingen in de diergeneeskunde”, beweerde gelijkwaardige schrijver David Mooney, Ph D, die een Founding Core Faculty-deelnemer is aan het Wyss Institute en het Immuno-Materials Platform van het Institute leidt. Hij is ook de Robert P. Pinkas Family Professor of Bioengineering in de war.

In hun onderzoeksstudie controleerden de wetenschappers efficiënt ciVAX-innovatie als een veiligheidsprocedure versus een van de meest typische redenen van bloedvergiftiging, bestaande uit Gram-gunstige S. aureus en Gram-ongunstige E. coli-drukken. Ze benadrukten de mogelijkheid van de innovatie en ontdekten dat een profylactische ciVAX-injectie alle geïmmuniseerde computermuizen beschermde tegen een gevaarlijke aanval met een antibioticaresistente E. coli-druk, terwijl slechts 9% van de niet-gevaccineerde controledieren het overleefde. In een varkensontwerp van septische shock veroorzaakt door een verschillende menselijke E. coli-isolaat, beschermde een ciVAX-injectie tegen de groei van bloedvergiftiging bij alle 4 huisdieren, terwijl 4 niet-gevaccineerde huisdieren binnen 12 uur extreme en onverwachte bloedvergiftiging opliepen. Ten slotte, gebruikmakend van een methode die een ringinoculatieprocedure bij menselijke of dierlijke populaties simuleerde, had een ciVax-injectie, wanneer verpakt met een van pathogenen afgeleid product gescheiden van huisdieren besmet met een dodelijke E. coli-druk, het vermogen om huisdieren kruislings te beschermen versus een verschillende dodelijke E. coli-druk.

“Onze methode vangt de meerderheid van glycoproteïne (en glycolipide) antigenen van de pathogenen, en presenteert deze in hun oorspronkelijke vorm aan het immuunsysteem, waardoor we toegang hebben tot een veel groter spectrum van potentiële antigenen dan vaccins die bestaan ​​uit enkelvoudige of mengsels van recombinante antigenen ”, beweerde mede-eerste schrijver en Wyss Senior Senior Staff Scientist Michael Super, Ph D. “ciVAX-vaccins tegen bekende pathogenen kunnen worden gefabriceerd en opgeslagen, maar bovendien kunnen alle componenten behalve de bacteriële antigenen vooraf worden samengesteld uit houdbaar cGMP producten. De complete vaccins kunnen vervolgens in minder dan een uur worden geassembleerd zodra de antigenen beschikbaar zijn, wat deze technologie unieke voordelen geeft ten opzichte van andere vaccinbenaderingen wanneer snelle reacties vereist zijn. Super ontwikkelde het ciVAX-principe met mede-eerste schrijver Edward Doherty, die als een eerdere Lead Senior Staff Scientist met Mooney samenwerkte aan het Wyss Immuno-Material-systeem aan op biomaterialen gebaseerde vaccins voor kankerceltoepassingen.

Super en Wyss Founding Director Donald Ingber, MD,Ph D., die eveneens de auteur van het onderzoek was, heeft voorheen de innovatie voor het vangen van virussen vastgesteld die werd gebruikt in ciVAX, die is gebaseerd op een inheems humaan pathogeen-bindend opsonine-Mannose Binding Lectin (MBL )– dat ze zijn geïntegreerd in de Fc-sectie van een immunoglobuline om FcMBL te produceren. Recombinant FcMBL bindt aan meer dan 120 verschillende virusvarianten en giftige stoffen, bestaande uit micro-organismen, schimmels, infecties en bloedzuigers. In eerdere initiatieven gebruikte de groep FcMBL voor tal van analyseproblemen en de innovatie wordt momenteel getest in een professionele test door de Wyss-start-up BOA Biomedical als onderdeel van een gloednieuwe bloedvergiftigingstherapie.

Het 2e innovatie-element van ciVAX element, de op biomaterialen gebaseerde injectie-innovatie, werd opgericht als een conceptueel gloednieuwe soort immunotherapie voor kankercellen door Mooney en zijn team van het Wyss Institute en SEAS, samen met wetenschappelijke partners van de Dana-Farber Cancer Instituut. Gevalideerd in een professionele test bij mensen met menselijke kankercellen, versterkte een speciaal gecreëerde injectie met kankercellen substantiële anti-tumor immuunacties. Novartis functioneert momenteel om reclame te maken voor de injectie-innovatie voor bepaalde toepassingen van kankercellen, en een bijbehorende op biomaterialen gebaseerde injectiemethode wordt gevolgd door de Wyss start-up Attivare Therapeutics, met Doherty en eerdere Wyss-wetenschappers Benjamin Seiler en Fernanda Langellotto, Ph D ., die eveneens co-auteur was van dit onderzoek, als charterleden.

Om ciVAX-vaccins op te zetten, maakte de groep gebruik van FcMBL op magnetische korrels om gesuspendeerde bacteriële koolhydraatbevattende deeltjes, genaamd Pathogen Associated Molecular Patterns (PAMP's), van het selectievirus te vangen, en daarna vermengde ze de faciliteiten met stukjes mesoporeuze silica (MPS) en immuuncellen die elementen aanwerven en aanzetten. Onderhuids ontwikkelt MPS een absorberende, natuurlijk afbreekbare scaffold die dendritische cellen (DC's) van het immuunsysteem van het lichaam inhuurt, ze herprogrammeert naar bestaande stukken van de opgenomen PAMP's en ze opnieuw lanceert. De DC's verplaatsen zich daarna naar aangrenzende lymfeklieren van drainagebuizen waar ze een brede immuunactie coördineren tegen het bacteriële virus. De groep ontdekte dat ciVAX-vaccins de opbouw en activering van DC's op geschoten websites en het aantal DC's, antilichaamproducerende B-cellen en verschillende T-celsleutels die de lymfeklieren van de lymfeklieren afvoeren, snel stimuleerden, en zo een efficiënt pathogeen-gericht immuunsysteem creëerden. acties.

“Behalve het potentieel om het risico op sepsis in en buiten ziekenhuizen te verminderen, heeft onze ciVAX-vaccintechnologie het potentieel om het leven te redden van vele individuen die worden bedreigd door een groot aantal ziekteverwekkers, naast het potentieel voorkomen van de verspreiding van infecties in dierpopulaties of vee voordat ze de mens bereiken. Het is een geweldig voorbeeld hoe Wyss-onderzoekers uit verschillende disciplines en ervaringen zichzelf verzamelen rond medische problemen die dringend moeten worden opgelost om krachtige nieuwe benaderingen te creëren, "beweerde Ingber, eveneens de Judah Folkman Professor of Vascular Biology aan HMS en Boston Children's. ziekenhuis en hoogleraar bio-engineering aan de Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences.