Ученые создают гибридный метод доставки ДНК-содержащих вакцин

Ученые разрабатывают гибридный метод доставки в клетки человека ДНК-содержащих вакцин, несущих в себе генетически сконструированную ДНК для борьбы с ВИЧ, раком, гриппом и другими заболеваниями.

Инновационный метод доставки, недавно описанный в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, может помочь раскрыть потенциал применения ДНК-содержащих вакцин, которые, несмотря на двадцать лет исследований, еще не способны совершить значимый прорыв в лечении основных заболеваний человека.

По словам Блейна А. Пфайфера (Blaine A. Pfeifer), доцента кафедры химической и биологической инженерии в Школе Инженерии и Прикладных Наук при Университете Буффало (School of Engineering and Applied Sciences at the University at Buffalo, США), технология, которую разрабатывают ученые, поможет поднять иммунизацию населения на качественно новый уровень.

«Усовершенствовав доставку ДНК-содержащих вакцин, мы можем оснастить иммунную систему новыми способами борьбы с любыми заболеваниями, начиная от гриппа и герпеса и заканчивая ВИЧ и раком», – говорит Пфайфер.

Чаще всего традиционные вакцины, например, вакцины против полиомиелита и оспы, состоят из реагента, содержащего ослабленную или нежизнеспособную форму болезнетворного микроорганизма. Это помогает иммунной системе распознать микроорганизм как инородный и уничтожить его, а затем сохранить информацию об этом патогене в иммунной системе для того, чтобы в будущем она могла более эффективно с ним бороться.

Несмотря на свою эффективность, некоторые вакцины действуют только ограниченный промежуток времени, другие могут превратиться в опасные для здоровья человека соединения, третьи время- и трудозатратны с точки зрения разработки. Более того, не существует эффективных вакцин для борьбы с раком, малярией и другими заболеваниями, ежегодно вызывающими смерть миллионов людей во всем мире.

Разработка ДНК-содержащих вакцин может решить вышеуказанные проблемы. Для их создания ученые тщательно исследуют вызывающие их патогены (или, например, опухолевые клетки – в случае онкологических заболеваний) и получают гены, ответственные за развитие заболевания. Генетически сконструированная ДНК вводится в организм, обеспечивает продуцирование белков патогенов или опухолевых антигенов, которые анализируются клетками иммунной системы, после чего развивается иммунный ответ, способный остановить заболевание.

Теоретически ДНК-содержащие вакцины могут вызывать полиспецифичный иммунный ответ, их производство стоит относительно недорого, и они не могут вызвать развитие заболевания, поскольку содержат только несколько генов болезнетворного микроба. Сейчас разрабатываются десятки клинических испытаний, направленных на изучение ДНК-содержащих вакцин. Большинство из них будут исследовать эффективность этих вакцин при лечении ВИЧ-инфекции и рака, хотя такие заболевания, как грипп, малярия, гепатиты В и С тоже будут охвачены исследователями.

Ограниченная эффективность некоторых ДНК-содержащих вакцин обусловлена тем, что они в недостаточной степени стимулируют иммунную систему. По мнению ученых, это частично обусловлено неэффективной доставкой генов. Например, некоторые гены не транспортируются в ядро клетки, а другие «застревают» в межклеточном пространстве.

Чтобы решить эту проблему, научная группа под руководством Пфайфера сотрудничала с Андерсом Хаканссоном (Anders Hakansson), ранее работавшим в Школе Медицины и Биомедицинских Наук при Университете Буффало (UB School of Medicine and Biomedical Sciences, США).

При создании гибридного метода доставки ДНК-содержащих вакцин исследовательская команда сочетала два метода доставки – бактериальную клетку и синтетический полимер. Данный метод позволяет таргетно воздействовать на специфические клетки иммунной системы (антиген-презентирующие клетки) и более эффективно доставлять гены в ядро этих клеток. Результаты тестирования на модели на мышах показали, что гибридный метод доставки ДНК-содержащих вакцин более эффективен по сравнению с применением каждого метода доставки в отдельности.

По словам Чарльза Х. Джонса (Charles H. Jones), докторанта кафедры химической и биологической инженерии при Университете Буффало, одного из авторов исследования, сочетанное применение двух методов доставки ДНК-содержащих вакцин позволило синергично повысить эффективность каждого из использованных методов доставки. «Мы также продемонстрировали, что гибридный метод доставки относительно недорого разработать и легко адаптировать к условиям использования. Были получены многообещающие результаты», – говорит Джонс.

Исследовательская команда продолжает тестировать разработанный метод доставки ДНК-содержащих вакцин на различных моделях. По словам Пфайфера, цель ученых – создание метода доставки, который будет пригодным для множества ДНК-содержащих вакцин.

По материалам University at Buffalo

Оригинальная статья:
C. H. Jones, A. Ravikrishnan, M. Chen, R. Reddinger, M. Kamal Ahmadi, S. Rane, A. P. Hakansson, B. A. Pfeifer. Hybrid biosynthetic gene therapy vector development and dual engineering capacity. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2014; 111 (34): 12360 DOI: 10.1073/pnas.1411355111