Vechten tegen COVID: Triangle-onderzoekers creëren een potentieel inhaleerbaar vaccin
Datum gepubliceerd:Onderzoekers hebben een inhaleerbaar COVID-19-vaccin ontwikkeld dat bij kamertemperatuur maximaal drie maanden houdbaar is, zich specifiek en effectief op de longen richt en zelftoediening via een inhalator mogelijk maakt.
De onderzoekers ontdekten ook dat het toedieningsmechanisme voor dit vaccin – een uit de longen afkomstig exosoom genaamd LSC-Exo – effectiever is in het omzeilen van de mucosale bekleding van de longen dan de op lipiden gebaseerde nanodeeltjes die momenteel in gebruik zijn, en effectief kan worden gebruikt met op eiwitten gebaseerde nanodeeltjes. vaccins.
Ke Cheng, de Randall B. Terry Jr. Distinguished Professor in Regenerative Medicine aan NC State en professor aan de NC State/UNC-Chapel Hill Joint Department of Biomedical Engineering, leidde samen met collega’s van UNC-Chapel Hill en Duke University de ontwikkeling van het vaccinprototype, van proof-of-concept tot dierstudies.
“Er zijn verschillende uitdagingen verbonden aan de toediening van vaccins die we wilden aanpakken”, zegt Cheng. “Ten eerste is het innemen van het vaccin via intramusculaire injectie minder efficiënt om het in het longsysteem te krijgen, en kan dus de werkzaamheid ervan beperken. Geïnhaleerde vaccins zouden hun voordeel tegen COVID-19 vergroten.
“Ten tweede vereisen mRNA-vaccins in hun huidige formulering koude opslag en getraind medisch personeel om ze af te leveren. Een vaccin dat stabiel is bij kamertemperatuur en dat door uzelf kan worden toegediend, zou de wachttijden voor patiënten en de druk op de medische beroepsgroep tijdens een pandemie aanzienlijk verminderen. Het herformuleren van het toedieningsmechanisme is echter noodzakelijk om het via inademing te laten werken.”
Om het vaccin rechtstreeks in de longen af te leveren, gebruikten de onderzoekers exosomen (Exo) die werden uitgescheiden door longsferoïdecellen (LSC's). Exosomen zijn blaasjes van nanogrootte die onlangs zijn erkend als een uitstekend middel voor medicijnafgifte.
Eerst keken de onderzoekers of LSC-Exo in staat was om eiwit- of mRNA-‘ladingen’ door de longen af te leveren. De onderzoekers vergeleken de distributie en retentie van LSC-Exo met nanodeeltjes die vergelijkbaar zijn met lipide-nanodeeltjes die momenteel worden gebruikt met mRNA-vaccins. In een papiertje Extracellulair blaasjetoonden de onderzoekers aan dat van de longen afgeleide nanodeeltjes effectiever waren in het afleveren van mRNA- en eiwitlading aan bronchiolen en diep longweefsel dan synthetische liposoomdeeltjes.
Vervolgens creëerden en testten de onderzoekers een inhaleerbaar, op eiwitten gebaseerd virusachtig deeltjesvaccin (VLP) door de buitenkant van LSC-Exo te versieren met een deel van het piekeiwit – bekend als het receptorbindende domein of RBD – uit de SARS-CoV-2-virus. Een artikel waarin het onderzoek wordt beschreven, is gepubliceerd in Natuur Biomedische Technologie.
“Vaccins kunnen op verschillende manieren werken”, zegt Cheng. “MRNA-vaccins leveren bijvoorbeeld een script aan uw cel dat deze instrueert antilichamen tegen het spike-eiwit te produceren. Dit VLP-vaccin daarentegen introduceert een deel van het spike-eiwit in het lichaam, waardoor het immuunsysteem wordt aangezet om antilichamen tegen het spike-eiwit te produceren.”
In knaagdiermodellen veroorzaakte het RBD-versierde LSC-Exo-vaccin (RBD-Exo) de productie van antilichamen die specifiek zijn voor het RBD en beschermde het de knaagdieren, na twee vaccindoses, tegen infectie met levend SARS-CoV-2. Bovendien bleef het RBD-Exo-vaccin gedurende drie maanden stabiel bij kamertemperatuur.
De onderzoekers merken op dat, hoewel het werk veelbelovend is, er nog steeds uitdagingen zijn verbonden aan grootschalige productie en zuivering van de exosomen. LSC's, het celtype dat wordt gebruikt voor het genereren van RBD-Exo, bevinden zich momenteel in een fase I klinische proef door dezelfde onderzoekers voor de behandeling van patiënten met degeneratieve longziekten.
“Een inhaleerbaar vaccin zal zowel mucosale als systemische immuniteit verlenen, het is handiger om op te slaan en te distribueren, en zou op grote schaal zelf kunnen worden toegediend”, zegt Cheng. “Dus hoewel er nog steeds uitdagingen zijn verbonden aan het opschalen van de productie, zijn wij van mening dat dit een veelbelovend vaccin is dat verder onderzoek en ontwikkeling waard is.”
Het werk werd ondersteund door de National Institutes of Health en de American Heart Association. North Carolina State University heeft een voorlopig patent ingediend op de technologieën die in die publicaties worden gerapporteerd en het patentrecht is exclusief in licentie gegeven aan Xsome Biotech, een startend bedrijf uit NC State dat mede is opgericht door Cheng.
(C) NCSU
Originele artikelbron: WRAL Techwire