Una vacuna sintética compleja basada en moléculas de ADN

En la búsqueda de maneras de crear un vacunas más seguras y eficaces, los científicos del Instituto de la Universidad Estatal de Bioproektirovaniya en Arizona (Biodesign Institute en la Universidad del Estado de Arizona) se volvieron hacia una dirección prometedora se llama nanotecnología de ADN (nanotecnología de ADN), para obtener un tipo completamente nuevo de vacunas sintéticas.

Trabajando en el estudio publicado recientemente en la revista Nano Letters, un inmunólogo Yung Chang (Yung Chang) del Instituto de Bioproektirovaniya se unió a sus compañeros de trabajo, entre las cuales se un renombrado experto en nanotecnología de ADN Hao Yang (Hao Yan), para sintetizar una primera complejo mundial de vacunas, que se puede entregar de manera segura y eficiente a los sitios deseados colocándolo en nanoestructuras de ADN a granel autoorganizadas.

"Cuando Hao propuso considerar el ADN no como un material genético, sino como una plataforma de trabajo, tuve la idea de aplicar este enfoque en Inmunología", - dice Chang, profesor asociado Ciencias de la Vida School (la Escuela de Ciencias de la Vida) de e investigador en el Centro de Enfermedades Infecciosas y la vacuna en el Instituto de Bio-Proyección. "Se suponía que esto nos daría una excelente oportunidad de usar portadores de ADN para crear una vacuna sintética".

"La pregunta principal era: ¿es seguro? Queríamos reproducir un grupo de moléculas que pudieran causar una respuesta inmune segura y poderosa en el cuerpo. Dado que el equipo bajo la dirección de Hao en los últimos años se ha dedicado al diseño de varias nanoestructuras de ADN, comenzamos a trabajar juntos para encontrar posibles áreas de aplicación de tales estructuras en el campo de la medicina ".

La singularidad del método propuesto por los científicos de Arizona radica en el hecho de que el portador del antígeno es una molécula de ADN.

El equipo de investigación multidisciplinar también incluyó: estudiante de doctorado en bioquímica en la Universidad de Arizona, el primer autor del artículo Syaovey Liu (Xiaowei Liu), el profesor Yang Su (Yang Xu), Bioquímica profesor Yang Liu (Liu Yan), un estudiante de la Escuela de Biociencias Craig Clifford (Craig Clifford) y Tao Yu (Tao Yu), un estudiante graduado de la Universidad de Sichuan en China.

Chang enfatiza que la introducción generalizada de la vacunación de la población ha llevado a uno de los triunfos más importantes de la medicina pública. El arte de crear vacunas se basa en la ingeniería genética para construir partículas similares a virus a partir de proteínas que estimulan el sistema inmunitario. Tales partículas son similares en estructura a los virus reales, pero no contienen los componentes genéticos peligrosos que causan enfermedades.

Una ventaja importante de la nanotecnología del ADN, en la cual una biomolécula puede tener una forma bidimensional o tridimensional, es la capacidad de crear métodos muy precisos para moléculas capaces de realizar funciones características de moléculas naturales en el cuerpo.

"Hemos experimentado con diferentes tamaños y formas de las nanoestructuras de ADN y adjuntar biomoléculas para ver cómo reaccionan al cuerpo," - dice Yang, director del Departamento de Química y Bioquímica, un investigador en el Centro de Biofísica de moléculas individuales (Centro para molecular simple Biofísica) en el Instituto de Bio-Proyección. Debido al enfoque que los científicos llaman "biomimética" de vacunas que han sido probados por ellos, cerca en tamaño y forma a las partículas del virus naturales.

Para mostrar las perspectivas de su concepto, los investigadores fijados estreptavidina imunnostimuliruyuschy proteína (STV), así como la mejora de la respuesta inmune a la droga en CpG oligodeoksinukletid piramidales estructuras de ADN ramificada individuales, que les permita obtener al final un complejo de vacuna sintética.

En primer lugar, el grupo científico tuvo que demostrar que las células diana pueden absorber nanoestructuras. Al unir una molécula de etiqueta emisora de luz a la nanoestructura, los científicos han comprobado que la nanoestructura encuentra su lugar adecuado en la célula y permanece estable durante varias horas, el tiempo suficiente para provocar una respuesta inmune.

Luego, en los experimentos con ratones, los científicos practicados de suministro de vacuna de "carga" a las células, que son la primera en una cadena de funcionar respuesta inmune, la interacción de coordinación entre diferentes komponetntami como células presentadoras de antígeno, incluyendo macrófagos, células dendríticas y células B. Después de nanoestructura entrar en la célula, que están "analizados" y "muestran" en la superficie celular, de manera que reconozcan células T, células blancas de la sangre (glóbulos rojos), que desempeñan un papel central en el proceso de lanzamiento de una respuesta protectora del cuerpo. Las células T, a su vez, ayudan a las células B a producir anticuerpos contra antígenos extraños.

Para probar de manera confiable todas las variantes, los investigadores inyectaron en las células tanto el complejo de vacuna completo como el antígeno de STV por separado, así como el antígeno de STV mezclado con el amplificador de CpG.

Después de un período de 70 días, los investigadores encontraron que los ratones inmunizados con el complejo de vacuna completo demostraron una respuesta inmune 9 veces más fuerte que el compuesto inducido por CpG-c-STV. La reacción más notable fue iniciada por la estructura de la forma tetraédrica (piramidal). Sin embargo, la respuesta inmune al complejo de vacuna se reconoce no sólo el específico (es decir, la respuesta del cuerpo a un antígeno específico, que se utiliza por los experimentadores) y eficaz, pero también seguro, como se evidencia por la falta de respuesta inmune se administran a células de ADN (no biomoléculas cojinete) "vacías".

"Estamos muy contentos", dice Chang. "Es tan maravilloso ver los resultados que nosotros mismos predijemos". Esto no ocurre a menudo en biología ".

El futuro de la industria farmacológica para medicamentos específicos

Ahora, un equipo de investigadores reflexiona sobre las posibles perspectivas de un nuevo método para estimular células inmunitarias específicas con el fin de desencadenar una reacción mediante el uso de una plataforma de ADN. Sobre la base de la nueva tecnología, es posible crear vacunas que constan de varios agentes activos y también cambiar los objetivos para la regulación de la respuesta inmune.

Además, la nueva tecnología tiene el potencial de desarrollar nuevos métodos de terapia dirigida, en particular, la producción de medicamentos "dirigidos" que se envían a áreas estrictamente designadas del cuerpo y, por lo tanto, no producen efectos secundarios peligrosos.

Finalmente, a pesar del hecho de que la dirección del ADN aún se está desarrollando, el trabajo científico de los investigadores de Arizona tiene una gran importancia aplicada para la medicina, la electrónica y otras áreas.

Chang y Yang reconocen que hay mucho más que aprender y optimizar en el método de vacunación presentado por ellos, pero el valor del descubrimiento es innegable. "Con la confirmación práctica de nuestro concepto, ahora podemos producir vacunas sintéticas con un número ilimitado de antígenos", concluye Chang.

El Departamento de Defensa de los Estados Unidos y los Institutos Nacionales de Salud proporcionaron apoyo financiero para el trabajo científico.

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