Наночастицы повышают эффективность вакцин
Многие вирусы и бактерии проникают в организм человека через слизистые оболочки, выстилающие дыхательные пути, внутреннюю поверхность легких, пищеварительный тракт и половые пути. Ученые активно работают над созданием вакцин, которые смогли бы обеспечивать защиту слизистых оболочек от возбудителей.
Вакцины можно вводить в легкие посредством аэрозольного спрея, однако легкие часто выводят подобные препараты до того, как они могут вызвать формирование иммунного ответа. Исследователи Массачусетского технологического института разработали метод преодоления этой проблемы с помощью наночастиц, позволяющих достаточно долго сохранять вакцину не только на слизистой оболочке легких, но и на слизистых оболочках, находящихся на удалении от места введения препарата, например в пищеварительном тракте.
По словам руководителя исследования профессора Даррэлла Ирвина (Darrell Irvine), подобные вакцины могут помочь в борьбе с вирусом гриппа и другими вирусами, тропными к дыхательным путям, инфекциями, передающимися половым путем, вирусом простого герпеса и папилломавирусом, а возможно – и раком.
В качестве носителя для белковых антигенов, являющихся активным ингредиентом вакцины, авторы предложили использовать разработанные ими 2 года назад наночастицы, состоящие из нескольких слоев липидных молекул. Химические связи между липидными слоями обеспечивают стабильность таких наночастиц, которые при попадании в легкие поглощаются и перевариваются макрофагами. Инкапсулированные между липидными слоями белковые антигены вакцины также обрабатываются макрофагами и презентируются Т-лимфоцитам. Активация последних является основным механизмом формирования специфичного к возбудителю иммунного ответа.
Изображение наночастиц, используемых в качестве переносчика для вакцин,
полученное с помощью криоэлектронного микроскопа.
Эксперименты на мышах показали, что инкапсулированные в наночастицы антигены ВИЧ и опухолевые антигены более эффективно поглощаются иммунными клетками, чем чистые антигены, введенные в легкие или под кожу.
Мыши невосприимчивы к ВИЧ, поэтому для проверки эффективности формирующегося иммунного ответа их инфицировали генетически модифицированным вирусом коровьей оспы, кодирующим белок ВИЧ, против которого была направлена экспериментальная вакцина.
Вирус коровьей оспы обычно быстро проникает в ткань яичников, однако оказалось, что вакцинация полностью предотвращала этот процесс. Вакцинированные животные немного худели после инфицирования, однако вскоре полностью восстанавливались. В то же время инфекция была в 100% смертельна для мышей группы контроля, в яичниках которых обнаруживались высокие концентрации вирусных частиц.
Изучение иммунного статуса животных экспериментальной группы продемонстрировало присутствие большого количества на слизистых оболочках, удаленных от места введения вакцины, Т-лимфоцитов, известных как «клетки памяти» и обеспечивающих длительный иммунитет против заболевания.
По словам авторов, для выяснения возможности применения нановакцин для человека необходимо провести дополнительные исследования, однако предложенная стратегия может быть особенно эффективна в борьбе с заболеваниями, требующими выраженного участия Т-лимфоцитов в иммунной реакции, такими как ВИЧ.
Для оценки пригодности разработанного подхода в качестве противоопухолевой терапии исследователи имплантировали мышам клетки модифицированные меланомы, синтезирующие белок куриного яйца овальбумин. Спустя три дня животным ввели вакцину против овальбумина, что привело к полному исчезновению опухолей у животных, получивших нановакцину. У животных группы контроля, которым ввели обычный вариант вакцины, опухоли прогрессировали.
В ближайшем будущем исследователи планируют провести подобные эксперименты на более сложных опухолевых моделях с использованием вакцин, специфичных к белкам, экспрессируемым раковыми клетками.
Статья Adrienne V. Li et al. Generation of Effector Memory T Cell–Based Mucosal and Systemic Immunity with Pulmonary Nanoparticle Vaccination опубликована в журнале Science Translational Medicine.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам MIT: Nanoparticle vaccine offers better protection.
30.09.2013