Клиницисты и эпидемиологи сталкиваются с проблемами растущего числа устойчивых к лекарствам микробных инфекций и постоянно возникающими возможностями появления новых биологических угроз. Эффективные вакцины могут служить оплотом для предотвращения многих бактериальных инфекций и некоторых из наиболее серьезных их последствий, таких как сепсис.
По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний (CDC), ежегодно не менее 1,7 миллиона взрослых в США сталкиваются с сепсисом, при этом у 270 тыс американцев он приводит к летальному исходу. Однако ранее не существовало вакцины, которая могла бы бороться с наиболее распространенными бактериальными патогенами, вызывающими сепсис и многие другие заболевания.
Теперь, как сообщает Nature Biomedical Engineering, группа исследователей из Гарвардского института биологической инженерии Висс и Школы инженерии и прикладных наук Джона А. Полсона (SEAS) разработала подход для решения этой распространенной проблемы. Вакцины ciVAX сочетают в себе две технологии, которые вместе позволяют захватить иммуногенные антигены из широкого спектра патогенов и включить их в каркас биоматериала, привлекающего иммунные клетки. За счет этого вакцины ciVAX, «перепрограммируют» иммунную систему для принятия защитных мер против патогенов.
«Защитные свойства вакцин, которые мы разработали и протестировали на данный момент, и иммунные реакции, которые они стимулировали, чрезвычайно обнадеживают и открывают широкий спектр потенциальных применений вакцин, начиная от профилактики сепсиса и заканчивая быстрыми мерами против будущих угроз пандемии и биологических угроз, а также новые решения некоторых проблем ветеринарной медицины », – говорит Дэвид Муни, доктор философии, профессор биоинженерии, основатель одного из факультетов Института Висса.
В проведенном исследователи ученые успешно протестировали технологию ciVAX в качестве меры защиты от наиболее распространенных причин сепсиса. Обнаружили, что профилактическая вакцина ciVAX защищала всех вакцинированных мышей от летального исхода, в то время как в группе контроля выживаемость составила всего 9%. Используя подход, имитирующий протокол кольцевой вакцинации, применяемый у людей, в эксперименте вакцина ciVax позволила обеспечить перекрестную защиту животных от разных штаммов опасных бактерий и значительно повысила выживаемость животных.
«Наш метод захватывает большинство гликопротеиновых (и гликолипидных) антигенов от патогенов и представляет их в нативной форме иммунной системе, предоставляя нам доступ к гораздо большему спектру потенциальных антигенов, чем вакцины, состоящие из одного или смесей рекомбинантных антигенов », – говорит ведущий научный сотрудник Института Висс Майкл Супер. «Вакцины ciVAX против известных патогенов могут быть изготовлены и храниться долго, но, кроме того, все компоненты, за исключением бактериальных антигенов, могут быть предварительно собраны из продуктов с длительным сроком хранения. Полные вакцины могут быть собраны менее чем за час после того, как антигены станут доступны, что дает этой технологии уникальные преимущества по сравнению с другими подходами к вакцинам, когда требуется быстрое реагирование».
Для захвата инактивированных бактериальных углеводсодержащих молекул исследователи использовали магнитные шарики, смешиваемые с частицами мезопористого кремнезема, а также факторами рекрутирования и активации иммунных клеток. Под кожей они образуют проницаемый, биоразлагаемый каркас, который рекрутирует дендритные клетки иммунной системы и перепрограммирует их, приводя к формированию выраженного иммунного ответа против бактериального патогена.
«Помимо потенциала снижения риска сепсиса в больницах и за их пределами, наша технология вакцины ciVAX может спасти жизни многих людей, которым угрожает множество патогенов, в дополнение к потенциальному предотвращению распространения инфекций среди популяций домашних животных или скота, прежде чем они достигнут человека. Это потрясающий пример того, как исследователи Института Висс с разной специализацией и опытом самостоятельно собираются вокруг медицинских проблем, которые необходимо срочно решить для создания новых эффективных подходов», – говорит Дональд Ингбер, доктор медицины, директор-основатель Института биологической инженерии Висса при Гарвардском университете.
