
Svi iLive sadržaji medicinski se pregledavaju ili provjeravaju kako bi se osigurala što je moguće točnija činjenica.
Imamo stroge smjernice za pronalaženje izvora i samo povezujemo s uglednim medijskim stranicama, akademskim istraživačkim institucijama i, kad god je to moguće, medicinski pregledanim studijama. Imajte na umu da su brojevi u zagradama ([1], [2], itd.) Poveznice koje se mogu kliknuti na ove studije.
Ako smatrate da je bilo koji od naših sadržaja netočan, zastario ili na neki drugi način upitan, odaberite ga i pritisnite Ctrl + Enter.
Stvoreno je složeno sintetičko cjepivo temeljeno na molekulama DNK
Medicinski stručnjak članka
Posljednji pregledao: 01.07.2025

U potrazi za načinima stvaranja sigurnijih i učinkovitijih cjepiva, znanstvenici s Biodesign Instituta na Državnom sveučilištu Arizona okrenuli su se obećavajućem području zvanom DNA nanotehnologija kako bi stvorili potpuno novu vrstu sintetičkog cjepiva.
U studiji objavljenoj nedavno u časopisu Nano Letters, imunolog Yung Chang s Instituta za bioinženjering udružio se s kolegama, uključujući poznatog DNK nanotehnologa Hao Yana, kako bi sintetizirali prvi svjetski kompleks cjepiva koji se može sigurno i učinkovito dostaviti na ciljna mjesta postavljanjem na samosastavljajuće, trodimenzionalne DNK nanostrukture.
„Kad je Hao predložio da DNK ne promatramo kao genetski materijal, već kao radnu platformu, došao sam na ideju da primijenim ovaj pristup na imunologiju“, kaže Chang, izvanredni profesor na Školi prirodnih znanosti i istraživač u Centru za zarazne bolesti i cjepiva pri Institutu za bioinženjering. „To bi nam dalo sjajnu priliku da koristimo nosače DNK za stvaranje sintetičkog cjepiva.“
„Veliko pitanje bilo je: Je li sigurno? Željeli smo stvoriti skupinu molekula koje bi mogle izazvati siguran i snažan imunološki odgovor u tijelu. Budući da je Haoov tim posljednjih nekoliko godina dizajnirao različite DNA nanostrukture, počeli smo surađivati kako bismo pronašli potencijalne medicinske primjene za te strukture.“
Jedinstvenost metode koju su predložili znanstvenici iz Arizone je u tome što je nosač antigena molekula DNA.
Multidisciplinarni istraživački tim uključivao je i Xiaowei Liu, studenticu biokemije Sveučilišta u Arizoni i prvu autoricu rada, profesora Yang Xua, predavača biokemije Yan Liua, studenta Škole za biološke znanosti Craiga Clifforda i Tao Yua, studenta poslijediplomskog studija sa Sveučilišta Sichuan u Kini.
Chang ističe da je široko rasprostranjeno prihvaćanje cijepljenja dovelo do jednog od najznačajnijih trijumfa javnog zdravstva. Umjetnost stvaranja cjepiva oslanja se na genetski inženjering kako bi se iz proteina koji stimuliraju imunološki sustav konstruirale čestice slične virusima. Ove čestice su slične strukture pravim virusima, ali ne sadrže opasne genetske komponente koje uzrokuju bolesti.
Važna prednost DNA nanotehnologije, koja omogućuje da se biomolekuli da dvodimenzionalni ili trodimenzionalni oblik, jest mogućnost stvaranja molekula korištenjem vrlo preciznih metoda koje mogu obavljati funkcije tipične za prirodne molekule u tijelu.
„Eksperimentirali smo s različitim veličinama i oblicima DNA nanostruktura i dodavali im biomolekule kako bismo vidjeli kako će tijelo reagirati“, objašnjava Yang, direktor Odjela za kemiju i biokemiju i istraživač u Centru za biofiziku pojedinačnih molekula na Institutu za bioinženjering. Kroz pristup koji znanstvenici nazivaju „biomimikrija“, cjepiva koja su testirali približavaju se veličini i obliku prirodnih virusnih čestica.
Kako bi pokazali održivost svog koncepta, istraživači su pričvrstili imunostimulirajući protein streptavidin (STV) i lijek za jačanje imuniteta CpG oligodeoksinukleotid kako bi odvojili piramidalne razgranate strukture DNA, što bi im na kraju omogućilo dobivanje sintetičkog kompleksa cjepiva.
Tim je prvo trebao dokazati da ciljne stanice mogu apsorbirati nanostrukture. Pričvršćivanjem molekule koja emitira svjetlost na nanostrukturu, znanstvenici su mogli potvrditi da je nanostruktura pronašla svoje pravo mjesto u stanici i ostala stabilna nekoliko sati - dovoljno dugo da izazove imunološki odgovor.
Zatim su, u eksperimentima na miševima, znanstvenici radili na isporuci „korisnog tereta“ cjepiva stanicama koje su prve karike u lancu imunološkog odgovora tijela, koordinirajući interakcije između različitih komponenti kao što su stanice koje prezentiraju antigen, uključujući makrofage, dendritične stanice i B stanice. Nakon što nanostrukture uđu u stanicu, one se „analiziraju“ i „prikazuju“ na površini stanice kako bi ih mogle prepoznati T stanice, bijele krvne stanice koje igraju središnju ulogu u pokretanju obrambenog odgovora tijela. T stanice, pak, pomažu B stanicama u proizvodnji antitijela protiv stranih antigena.
Kako bi pouzdano testirali sve varijante, istraživači su u stanice ubrizgali i puni kompleks cjepiva i sam STV antigen, kao i STV antigen pomiješan s CpG pojačivačem.
Nakon 70-dnevnog razdoblja, znanstvenici su otkrili da su miševi imunizirani punim kompleksom cjepiva pokazali imunološki odgovor 9 puta jači od onog izazvanog smjesom CpG/STV. Najuočljiviju reakciju pokrenula je tetraedarska (piramidalna) struktura. Međutim, imunološki odgovor na kompleks cjepiva prepoznat je ne samo kao specifičan (tj. reakcija tijela na određeni antigen koji su koristili eksperimentatori) i učinkovit, već i kao siguran, što potvrđuje odsutnost imunološke reakcije na "praznu" DNK (koja ne nosi biomolekule) uvedenu u stanice.
„Bili smo jako zadovoljni“, kaže Chang. „Bilo je divno vidjeti rezultate koje smo predvidjeli. To se ne događa često u biologiji.“
Budućnost farmaceutske industrije leži u ciljanim lijekovima
Tim sada razmatra potencijal nove metode za stimuliranje specifičnih imunoloških stanica kako bi izazvale odgovor korištenjem DNK platforme. Nova tehnologija mogla bi se koristiti za stvaranje cjepiva koja se sastoje od nekoliko aktivnih lijekova, kao i za promjenu ciljeva radi regulacije imunološkog odgovora.
Osim toga, nova tehnologija ima potencijal za razvoj novih metoda ciljane terapije, posebno proizvodnje „ciljanih“ lijekova koji se isporučuju u strogo određena područja tijela i stoga ne proizvode opasne nuspojave.
Konačno, iako je područje DNK još uvijek u povojima, znanstveni rad istraživača iz Arizone ima značajne praktične implikacije za medicinu, elektroniku i druga područja.
Chang i Yang priznaju da još uvijek ima puno toga za naučiti i optimizirati o njihovoj metodi cjepiva, ali vrijednost njihovog otkrića je neosporna. „S dokazom koncepta u ruci, sada možemo proizvoditi sintetička cjepiva s neograničenim brojem antigena“, zaključuje Chang.
Financijsku potporu za ovo istraživanje pružili su Ministarstvo obrane SAD-a i Nacionalni institut za zdravlje.
[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ], [ 7 ], [ 8 ], [ 9 ]