Самоподдерживающиеся вакцины могут стать иммунизацией будущего

Джули Стюарт

4 августа 2022 г. - Большинство вакцин не являются одноразовыми. Чтобы со временем повысить иммунитет против COVID-19, столбняка и других инфекционных угроз, необходима серия ревакцинаций. Это может означать несколько визитов к медицинскому работнику, что стоит вам времени, а иногда и денег.

Но что, если бы вы могли получить всего одну прививку, которая сама себя усиливает, когда вам нужно повысить уровень защиты?

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) разработали микрочастицы, которые могут быть использованы для создания самоподдерживающихся вакцин, доставляющих свое содержимое в тщательно установленные сроки. В новом исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, ученые описывают, как они настраивают частицы для выпуска товаров в нужное время, и предлагают идеи о том, как они могут сохранить частицы стабильными до этого момента.How Self-Boosting Vaccines Could Work

Команда разработала крошечные частицы, которые выглядят как кофейные чашки - только вместо вашего любимого напитка они наполнены вакциной.

"Вы можете накрыть их крышкой, а затем ввести в организм, и как только крышка лопнет, все, что там находится, высвободится", - говорит автор исследования Ана Якленец, доктор философии, научный сотрудник Института интегративных исследований рака имени Коха Массачусетского технологического института.

Для изготовления крошечных чашечек исследователи используют различные полимеры (синтетические материалы, похожие на пластик), уже применяемые в медицине, например, рассасывающиеся швы. Затем они заполняют чашечки вакцинным материалом, который высушивают и соединяют с сахаром и другими стабилизаторами.

Частицы могут быть изготовлены в различных формах и с использованием полимеров с различными свойствами. Некоторые полимеры сохраняются в организме дольше, чем другие, поэтому их выбор помогает определить, как долго все будет оставаться стабильным под кожей после укола и когда частицы высвободят свой груз. Это могут быть дни или месяцы после инъекции.

Одна из проблем заключается в том, что по мере раскрытия частиц окружающая их среда становится более кислой. Команда работает над тем, как сдержать эту кислотность, чтобы сделать материал вакцины более стабильным.

"Мы проводим исследования, которые дали очень интересные результаты по стабильности вакцин и показали, что вы можете сохранить действительно чувствительные вакцины стабильными в течение длительного периода времени", - говорит автор исследования Мортеза Сармади, доктор философии, специалист по исследованиям в Институте Коха.

Потенциальное влияние на общественное здравоохранение

Это исследование, финансируемое Фондом Билла и Мелинды Гейтс, началось с развивающихся стран.

"Цель заключалась в том, чтобы помочь людям в развивающихся странах, потому что во многих случаях люди не возвращаются за второй инъекцией", - говорит автор исследования Роберт Лангер, доктор наук, профессор Института Дэвида Х. Коха при Массачусетском технологическом институте.

Но одноразовый план может принести пользу и развитым странам. Одна из причин заключается в том, что самоподдерживающиеся вакцины могут помочь тем, кто их получает, достичь более высокой реакции антител, чем при использовании одной дозы. Это может означать большую защиту для человека и населения, поскольку по мере того, как люди вырабатывают более сильный иммунитет, у микробов может быть меньше шансов развиваться и распространяться.

Возьмем, к примеру, пандемию COVID-19. Только 67% американцев полностью привиты, и большинство людей, имеющих право на первую и вторую ревакцинацию, не получили их. Новые варианты, такие как недавний Omicron, продолжают появляться и заражать.

"Я думаю, что у этих вариантов было бы гораздо меньше шансов появиться, если бы все, кто получил прививку в первый раз, сделали повторные инъекции, чего не произошло", - говорит Лангер.

Самостоятельная вакцинация может также принести пользу младенцам, детям, которые боятся уколов, и пожилым людям, которым трудно получить медицинскую помощь.

Кроме того, поскольку вакцинный материал инкапсулирован и его выпуск может быть рассредоточен, эта технология может помочь людям одновременно получать несколько вакцин, которые сейчас приходится вводить по отдельности.

Что будет дальше

В настоящее время команда тестирует самоактивирующиеся вакцины против полиомиелита и гепатита на нечеловеческих приматах. В ближайшие несколько лет может последовать небольшое испытание на здоровых людях.

"Мы считаем, что у этой технологии действительно большой потенциал, и надеемся, что она будет разработана и очень скоро перейдет в человеческую фазу", - говорит Якленец.

На небольших моделях животных они изучают потенциал самозарождающихся мРНК-вакцин. Они также работают с учеными, которые изучают вакцины против ВИЧ.

"В последнее время был достигнут определенный прогресс, когда очень сложные схемы вроде бы работают, но они непрактичны", - говорит Якленек. "И вот тут-то эта конкретная технология может оказаться полезной, потому что вам нужно праймировать и подпитывать различными веществами, а это позволяет вам это делать".

Эта система также может выйти за рамки вакцин и использоваться для доставки противораковых препаратов, гормонов и биопрепаратов в одном уколе.

В рамках новой работы с исследователями из Технологического университета Джорджии группа будет изучать возможности введения самоподдерживающихся вакцин через 3D-печатные микроиглы. Эти вакцины, которые будут держаться на коже как повязка, можно будет вводить самостоятельно и применять по всему миру в ответ на локальные вспышки.