Vaccinurile biomateriale elimină o gamă largă de infecții bacteriene și șoc septic

Vaccinurile biomateriale elimină o gamă largă de infecții bacteriene și șoc septic

Tratamentele științifice actuale pentru afecțiuni contagioase se confruntă cu obstacole din ce în ce mai mari din cauza numărului în continuă creștere de infecții microbiene rezistente la medicamente, a izbucnirii epidemice a microorganismelor patogene și a oportunității continue a unor noi amenințări biologice care ar putea apărea în viitor. Vaccinurile eficiente ar putea servi drept barieră pentru a evita numeroase infecții bacteriene și unele dintre cele mai extreme repercusiuni ale acestora, constând în otrăvirea sângelui. Potrivit Centrelor de Control și Prevenire a Bolilor (CDC), „în fiecare an, cel puțin 1.7 milioane de adulți din America dezvoltă sepsis. Aproape 270,000 de americani mor ca urmare a sepsisului [și] 1 din 3 pacienți care decedează într-un spital are sepsis. ” Cu toate acestea, pentru cele mai tipice microorganisme bacteriene care declanșează otrăvirea sângelui și numeroase alte condiții, încă nu sunt disponibile imediat vaccinuri.

Acum, așa cum a fost raportat în Natura Inginerie biomedicala, un grup multidisciplinar de oameni de știință de la Harvard's Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering și John A. Paulson School for Engineering and Applied Sciences (SEAS) a stabilit de fapt o metodă de injectare a infecțiilor bazate pe biomateriale (ciVAX) ca serviciu care ar putea fi în general legat de această problemă predominantă. Vaccinurile ciVAX integrează 2 tehnologii moderne care sunt în prezent în creștere științifică pentru diferite alte aplicații și care fac posibilă captarea antigenelor imunogene dintr-o gamă largă de microorganisme și unificarea lor chiar în schele biomateriale de recrutare a celulelor imune. Injectate sau implantate dentar sub piele, vaccinurile ciVAX după aceea reprogramează sistemul imunitar al organismului pentru a face ceva în raport cu microorganismele.

„Puterile de protecție ale vaccinurilor pe care le-am proiectat și testat până acum și răspunsurile imune pe care le-au stimulat sunt extrem de încurajatoare și deschid o gamă largă de aplicații potențiale de vaccin, de la profilaxia sepsisului până la măsuri rapide împotriva viitoarelor amenințări pandemice și biotehnici, precum precum și soluții noi la unele dintre provocările din medicina veterinară ”, a susținut scriitorul echivalent David Mooney, PhD, participant la Facultatea de bază de la Institutul Wyss și care conduce platforma de imuno-materiale a Institutului. De asemenea, este profesorul mixt al familiei Robert P. Pinkas.

În studiul lor de cercetare, oamenii de știință au verificat în mod eficient inovația ciVAX ca o procedură de siguranță față de unul dintre cele mai tipice motive de otrăvire a sângelui, constând în presiuni de S. aureus Gram-favorabile și presiuni de E. coli Gram-nefavorabile. Subliniind posibilitatea inovației, au descoperit că o injecție profilactică ciVAX a protejat toți șoarecii computerizați imunizați împotriva unui atac periculos cu o presiune E. coli rezistentă la antibiotice, în timp ce doar 9% dintre animalele de control nevaccinate au reușit să treacă. Într-un design de porc al șocului septic cauzat de un izolat uman diferit de E. coli, o injecție ciVAX protejată împotriva creșterii otrăvirii sângelui la toate cele 4 animale de companie, în timp ce 4 animale de companie nevaccinate au stabilit otrăvirea sângelui extremă și neașteptată în decurs de 12 ore. În cele din urmă, folosind o metodă care simulează o procedură de inoculare inelară la populația umană sau animală, o injecție ciVax, atunci când este ambalată cu produs derivat din agenți patogeni separați de animalele de companie contaminate cu o presiune mortală de E. coli, a avut capacitatea de a proteja încrucișat animalele de companie comparativ cu o presiune mortală diferită de E. coli.

„Metoda noastră captează majoritatea antigenelor glicoproteice (și glicolipide) din agenții patogeni și le prezintă în forma lor nativă către sistemul imunitar, oferindu-ne acces la un spectru mult mai mare de antigeni potențiali decât vaccinurile constând din antigeni recombinați singuri sau amestecuri ", A susținut co-primul scriitor și om de știință principal al Wyss, Michael Super, doctor în doctor." Vaccinurile ciVAX împotriva agenților patogeni cunoscuți pot fi fabricate și depozitate, dar în plus, toate componentele, cu excepția antigenilor bacterieni, pot fi pre-asamblate din cGMP stabil în raft produse. Vaccinurile complete pot fi apoi asamblate în mai puțin de o oră odată ce antigenele sunt disponibile, ceea ce oferă acestei tehnologii avantaje unice față de alte abordări vaccinale atunci când sunt necesare răspunsuri rapide. ” Super a dezvoltat principiul ciVAX alături de co-primul scriitor Edward Doherty, care, în calitate de om de știință principal, a colaborat cu Mooney la sistemul imuno-material Wyss privind vaccinurile pe bază de biomateriale pentru aplicațiile celulelor canceroase.

Directorul fondator al Super și Wyss, Donald Ingber, MD, Ph D., care a autorizat, de asemenea, studiul de cercetare, a stabilit anterior inovația de captare a virusului utilizată în ciVAX, care se bazează pe o opsonină indigenă care leagă patogenul uman - Mannose Binding Lectin (MBL) ) - că s-au integrat în secțiunea Fc a unei imunoglobuline pentru a produce FcMBL. FcMBL recombinant se leagă de peste 120 de soiuri diferite de virusuri și substanțe toxice, constând din microorganisme, ciuperci, infecții și sugeți de sânge. În inițiativele anterioare, grupul a folosit FcMBL pentru numeroase probleme de analiză, iar inovația este în prezent verificată într-un test profesional de către start-up-ul Wyss BOA Biomedical ca componentă a unei noi terapii de otrăvire a sângelui.

Al doilea element de inovație al elementului ciVAX, inovația pe bază de biomateriale prin injecție, a fost stabilit ca un concept nou-nouț de imunoterapie cu celule canceroase de către Mooney și echipa sa de la Wyss Institute și SEAS, împreună cu parteneri științifici la Dana-Farber Cancer Institut. Validat într-un test profesional pe oameni cu celule canceroase umane, o injecție special creată de celule canceroase a stimulat acțiunile imune substanțiale anti-tumorale. Novartis funcționează în prezent pentru a face publicitate inovației în materie de injecție pentru aplicații sigure ale celulelor canceroase, iar o metodă de injecție asociată pe bază de biomateriale este în curs de dispariție de către start-up-ul Wyss Attivare Therapeutics, alături de oamenii de știință de la Doherty și Wyss Benjamin Seiler și Fernanda Langellotto, PhD ., care a fost, de asemenea, co-autor al acestui studiu de cercetare, în calitate de membri fondatori.

Pentru a configura vaccinurile ciVAX, grupul a folosit FcMBL pe boabe magnetice pentru a prinde particule bacteriene în suspensie care conțin carbohidrați, denumite Patogen Associated Molecular Patterns (PAMPs), de la virusul de selecție, iar după aceea tocmai au amestecat instalațiile cu biți de mezopor. silice (MPS) și elemente de recrutare și pornire a celulelor imune. Sub piele, MPS dezvoltă o schelă absorbantă, degradabilă natural, care angajează celule dendritice (DC) ale sistemului imunitar al corpului, le reprogramează pe piesele existente ale PAMP-urilor înregistrate și le lansează încă o dată. DC-urile după aceea se deplasează către ganglionii limfatici ai conductelor de drenare vecine, unde coordonează o acțiune imună largă față de virusul bacterian. Grupul a descoperit că vaccinurile ciVAX au stimulat rapid acumularea și activarea DC-urilor pe site-urile împușcate și numărul de DC-uri, celule B producătoare de anticorpi și diverse chei ale celulelor T care drenează ganglionii limfatici și, astfel, au creat un sistem imunitar eficient direcționat către agenții patogeni. acțiuni.

„Dincolo de potențialul de reducere a riscului de septicemie în și din spitale, tehnologia noastră de vaccin ciVAX are potențialul de a salva viețile multor indivizi amenințați de o multitudine de agenți patogeni, pe lângă prevenirea potențială a răspândirii infecțiilor în populațiile de animale sau animale înainte de a ajunge la oameni. Este un exemplu extraordinar cum cercetătorii Wyss din diferite discipline și experiențe se auto-adună în jurul problemelor medicale care trebuie rezolvate urgent pentru a crea noi abordări puternice ”, a afirmat Ingber, care este, de asemenea, Judah Folkman profesor de biologie vasculară la HMS și Boston Children's Hospital și profesor de bioinginerie la Școala de Inginerie și Științe Aplicate John A. Paulson de la Harvard.

Detonic