Cercetătorii de la Universitatea din Connecticut (UConn) au demonstrat că o nanoparticulă pe bază de proteine poate crește eficacitatea vaccinurilor ARNm, o abordare promițătoare pentru combaterea unui agent patogen problematic la pui. Echipa, formată din Mazhar Khan, profesor în Departamentul de Patobiologie și Științe Veterinare, Challa V. Kumar, profesor emerit în Departamentul de Chimie, și studenții absolvenți Anka Rao Kalluri și Aseno Sakhrie, a colaborat de-a lungul mai multor ani și și-a publicat descoperirile în revista Vaccines.

Combaterea Virusului Bronșitei Infecțioase

Virusul Bronșitei Infecțioase (VBI), un coronavirus cu răspândire rapidă, reprezintă o preocupare majoră pentru crescătorii de păsări din SUA și din întreaga lume, cauzând pierderi de milioane de dolari anual. În prezent, fermierii folosesc vaccinuri vii atenuate sau vaccinuri inactivate pentru a combate virusul. Totuși, aceste tipuri de vaccinuri prezintă o serie de provocări: virusul s-ar putea reactiva, muta sau recombina pentru a crea o tulpină rezistentă la vaccin sau mai severă. De asemenea, aceste vaccinuri au o durată de valabilitate mai scurtă și necesită compuși suplimentari, cunoscuți sub numele de adjuvanți, pentru a fi eficiente.

Cercetătorii de la UConn au dezvoltat o alternativă eficientă, un vaccin ARNm împotriva VBI. Vaccinurile ARNm, similare cu vaccinurile COVID-19 pentru oameni, nu conțin viruși vii. În schimb, ARNm codifică o parte din codul genetic al virusului, în special proteina spike, care este responsabilă pentru declanșarea răspunsului imun și antrenează sistemul imunitar să reacționeze la această proteină.

Depășirea limitărilor vaccinurilor ARNm

Chiar și vaccinurile ARNm au anumite limitări, în principal lipsa lor de stabilitate. Vaccinurile ARNm se descompun rapid și trebuie păstrate în condiții de temperatură controlată, ceea ce reprezintă o provocare în fermele de păsări. Într-un avans important, Khan și Sakhrie utilizează o nanoparticulă nouă care protejează ARNm de descompunerea rapidă.

Această particulă a fost concepută de grupul lui Kumar pentru aplicații în biologie. Kumar a fost cel care a convins echipa să lucreze la vaccinurile ARNm, cu mult înainte de apariția vaccinurilor COVID. Obstacolele inițiale au fost complexarea eficientă a nanoparticulelor cu ARNm țintă. Kalluri a rezolvat această problemă atașând covalent grupări amine cu sarcină pozitivă la particulă. Particulele încărcate pozitiv captează ARNm-ul încărcat negativ și îl stabilizează. Sakharie și colegii ei au efectuat studii celulare și pe animale detaliate folosind aceste complexe nanoparticulă-ARNm.

„Acest proiect evidențiază modul în care colaborările din campus fac progrese rapide în rezolvarea problemelor științifice complexe,” spune Kumar.

Grupările amino atașate la suprafața particulei nu numai că stabilizează ARNm-ul, dar îl și protejează de hidroliză de către nucleaze, enzime care descompun acizii nucleici care alcătuiesc ADN-ul și ARN-ul, în corp.

„Nanoparticula o va menține mai stabilă și va livra vaccinul celulelor unde va exprima ARNm-ul dorit,” spune Sakhrie.

Nanoparticulele sunt fabricate prin modificarea albuminei serice bovine, o proteină ușor disponibilă, accesibilă și non-toxică, un produs rezidual al producției comerciale de carne de vită.

Rezultate promițătoare și direcții viitoare

Studiile echipei au arătat că puii vaccinați cu vaccinul ARNm cu nanoparticule au prezentat o creștere de 1000 de ori a anticorpilor împotriva VBI, comparativ cu grupul de control nevaccinat. Lucrarea lor a demonstrat, de asemenea, că activitatea celulelor imune a crescut la puii vaccinați, ceea ce indică faptul că vaccinul stimulează întregul sistem imunitar pentru a lupta împotriva infecției.

Cu aceste rezultate promițătoare, cercetătorii investighează acum o metodă de vaccinare mai eficientă. În mod tradițional, fermierii trebuie să injecteze individual puii de o zi cu vaccinul, un proiect care necesită mult timp pentru fermieri și este stresant pentru pui. Echipa evaluează dacă, în schimb, vaccinul poate fi administrat prin pulverizare pe pui. Acest lucru ar permite fermierilor să vaccineze efective mari rapid și fără stres pentru animale.

Deși VBI nu reprezintă în prezent o preocupare pentru sănătatea umană, utilizarea nanoparticulelor pentru a spori stabilitatea vaccinurilor ARNm are potențialul de a îmbunătăți vaccinurile umane. Practic, cercetătorii ar putea introduce codul genetic al unei boli emergente în platforma de vaccin cu nanoparticule pentru a dezvolta rapid un vaccin ARNm eficient. Această tehnologie de platformă poate fi ajustată pentru diverși alți vectori de boli în viitor.

„Putem folosi nanoparticula pentru vaccinurile umane,” spune Khan. „Timpul de dezvoltare a vaccinului este foarte scurt, avem nevoie doar de secvența specifică a genei.”

Sursa: eurekalert.org

 Articole cu același subiect: