Чтобы противостоять многочисленным вызовам, которые инфекционные заболевания ставят перед человечеством, многопрофильная команда биоинженеров, материаловедов и иммунологов из Гарвардского института Висса разработала широко применяемую технологию вакцины против инфекций на основе биоматериалов под названием OMNIVAX.
OMNIVAX был вдохновлен принципиально новым подходом к вакцине против рака, созданным группой Дэвида Муни в платформе иммуно-материалов, которую он возглавляет в Гарвардском институте биологической инженерии Висса. Муни является одним из основных преподавателей факультета Висса, а Роберт П. Семья Пинкасов, профессор биоинженерии в Гарварде Джон А. Школа Полсона инженерных и прикладных наук (SEAS).
Подход вакцинной платформы основан на идее, что антигены, когда они включены вместе с иммуноактивирующими адъювантами в более долгоживущий каркас биоматериала, который концентрирует иммунные клетки в месте вакцинации, могут быть представлены иммунной системе в более контролируемой форме. и продолжительный путь, чем когда просто временно предоставляется в растворимой форме. В результате защитные реакции иммунной системы могут быть более эффективными и продолжительными.
Вскоре после того, как COVID-19 начал распространяться по всему миру, унеся миллионы жизней и доведя до предела системы здравоохранения и экономики многих стран, команда Муни, которая ранее сосредоточивалась на других инфекционных заболеваниях, развернулась и использовала свою платформу OMNIVAX для создать вакцины против SARS-CoV-2, вируса, ответственного за пандемию.
Широко признано, что безопасная и эффективная вакцина, которая создает широкий иммунитет против коронавируса, может быть быстро изготовлена и распространена почти повсеместно, будет иметь решающее значение для борьбы с этой пандемией. По оценкам экспертов, для достижения этой цели может потребоваться от 12 до 18 месяцев, что по-прежнему будет рекордным сроком для доставки вакцины – и гонка продолжается во многих уголках мира.
Секреты OMNIVAXination
Используя стратегию быстрой и эффективной вакцины OMNIVAX, команда создала коллекцию вакцин против вируса SARS-CoV-2, вызывающего COVID-19. Их подход является высокомодульным и основан на простой и быстрой комбинации мезопористого кремнеземного материала, адъюванта, фактора рекрутирования дендритных клеток GM-CSF и одного или нескольких антигенов. Многие разные антигены и адъюванты можно комбинировать по принципу plug-and-play.
Исследователи считают, что вакцины OMNIVAX с их уникальной структурой и механизмом могут обеспечить защиту от ряда инфекционных заболеваний, вызываемых неконтролируемыми вирусными и бактериальными патогенами, включая те, которые будут ответственны за предстоящие эпидемии. Исследователи считают, что это может иметь большой потенциал, чтобы стать технологией вакцины будущего.
Институт Висса осознал потенциал этой технологии на ранней стадии, за много лет до того, как COVID-19 изменил наш мир за несколько месяцев, и обозначил технологию платформы OMNIVAX "Проект института" положение дел. Этот приоритет зарезервирован для наиболее престижных проектов, чтобы ускорить их трансляционный путь к тому, чтобы стать основным активом будущих стартапов с особой поддержкой в области развития бизнеса и технологий.
Уникальность подхода OMNIVAX заключается в его конструкции, которая направляет дендритные клетки, ключевые организаторы патоген-направленных и других иммунных ответов, на активное вовлечение в пористую структуру каркаса. Попав в структуру, они более эффективно перепрограммируются против патогена с помощью специфических комбинаций антиген / адъювант. Транспортировка дендритных клеток может происходить в течение всего срока действия вакцины, что позволяет значительно увеличить результирующий иммунный ответ.
Затем, как и после их нормальной активации в организме, перепрограммированные дендритные клетки мигрируют в близлежащие лимфатические узлы, где они инициируют сложный иммунный ответ, включающий как быстродействующие Т-клетки, так и продуцирующие антитела В-клетки, которые атакуют патогены с использованием различных механизмов. Допуская более длительную активацию дендритных клеток, подход OMNIVAX по существу добавляет четвертое измерение, а именно время, к трем измерениям физической структуры вакцины, что отличает ее от других подходов к вакцинам и обеспечивает значительно более надежную и долговечную ответы, чем стандартные вакцины.
Вакцины против SARS-CoV-2 и не только
Воспользовавшись модульной природой подхода OMNIVAX, команда Wyss создала свои вакцины против SARS-CoV-2, включающие различные комбинации вирусных антигенов в сочетании с общим иммуноактивирующим адъювантом, и недавно сообщила о своих предварительных результатах в статье bioRxiv. После получения вирус-специфических антигенов команде потребовалось всего три дня, чтобы закончить вакцины, готовые к инъекции.
Однократная инъекция вакцины мышам стимулировала быстрое производство значительных уровней антител, специфичных к вирусным антигенам, и сохранялась в течение не менее 96 дней. Кроме того, исследователи проанализировали сыворотки крови вакцинированных животных, жидкий компонент крови, который содержит антитела, ранее вырабатываемые В-клетками иммунной системы, такие как, в данном случае, антитела, направленные против SARS-CoV-2.
В анализах нейтрализации in vitro сыворотки могут предотвратить заражение культивируемых клеток псевдовирусом SARS-CoV-2, который обычно используется в исследованиях коронавируса в качестве ключевого шага для анализа защитной функции вакцины. В настоящее время команда проводит исследования, цель которых – защитить модели животных, зараженных настоящим коронавирусом, чтобы подтвердить эффективность вакцин.
Помимо этих первых многообещающих наблюдений за вакцинами COVID-19 OMNIVAX, новый подход команды также может предоставить защитные решения от многих распространенных неизлечимых инфекционных заболеваний, которые угрожают людям в различных средах.