Bekämpning av COVID: Triangelforskare skapar potentiellt inhalerbart vaccin

Publiceringsdatum: 6 juli 2022

Forskare har skapat ett inhalerbart COVID-19-vaccin som är lagringsstabilt vid rumstemperatur i upp till tre månader, riktar sig specifikt och effektivt mot lungorna och möjliggör självadministrering via en inhalator.

Forskarna fann också att leveransmekanismen för detta vaccin – en lunghärledd exosom som kallas LSC-Exo – är mer effektiv för att undvika lungans slemhinna än de lipidbaserade nanopartiklar som för närvarande används, och kan användas effektivt med proteinbaserade vacciner.

Ke Cheng, Randall B. Terry Jr. framstående professor i regenerativ medicin vid NC State och professor vid NC State/UNC-Chapel Hill Joint Department of Biomedical Engineering, tillsammans med kollegor från UNC-Chapel Hill och Duke University, ledde utveckling av vaccinprototypen från proof-of-concept till djurstudier.

"Det finns flera utmaningar förknippade med vaccinleverans vi ville ta itu med", säger Cheng. "För det första är det mindre effektivt att ta vaccinet via intramuskulärt spruta för att få det in i lungsystemet, och det kan därför begränsa dess effektivitet. Inhalationsvacciner skulle öka deras fördelar mot covid-19.

"För det andra kräver mRNA-vacciner i sin nuvarande formulering kylförvaring och utbildad medicinsk personal för att leverera dem. Ett vaccin som är stabilt vid rumstemperatur och som skulle kunna administreras själv skulle avsevärt minska väntetiderna för patienter samt stress på läkarkåren under en pandemi. Det är dock nödvändigt att omformulera leveransmekanismen för att den ska fungera genom inandning."

För att leverera vaccinet direkt till lungorna använde forskarna exosomer (Exo) som utsöndras från lungsfäroida celler (LSC). Exosomer är nanostora vesiklar som nyligen har erkänts som ett utmärkt sätt att leverera läkemedel.

Först tittade forskarna på om LSC-Exo kunde leverera protein eller mRNA "laster" genom lungorna. Forskarna jämförde distributionen och retentionen av LSC-Exo med nanopartiklar som liknar lipidnanopartiklar som för närvarande används med mRNA-vacciner. I en tidning i Extracellulär vesikel, visade forskarna att lunghärledda nanopartiklar var mer effektiva för att leverera mRNA och proteinlast till bronkioler och djup lungvävnad än syntetiska liposompartiklar.

Därefter skapade og testade forskarna ett inhalerbart, proteinbaserat, virusliknande partikelvaccin (VLP) genom att dekorera utsidan av LSC-Exo med en del av spikeproteinet – känt som receptorbindningsdomänen, eller RBD – från SARS-CoV-2-virus. En artikel som beskriver forskningen publiceras i Nature Biomedicinsk teknik.

"Vacciner kan fungera på olika sätt," säger Cheng. "Till exempel levererar mRNA-vacciner ett skript till din cell som instruerar den att producera antikroppar mot spikeproteinet. Detta VLP-vaccin, å andra sidan, introducerar en del av spikeproteinet till kroppen, vilket utlöser immunsystemet att producera antikroppar mot spikeproteinet."

I gnagarmodeller framkallade det RBD-dekorerade LSC-Exo-vaccinet (RBD-Exo) produktion av antikroppar specifika för RBD, och skyddade gnagarna, efter två vaccindoser, från infektion med levande SARS-CoV-2. Dessutom förblev RBD-Exo-vaccinet stabilt vid rumstemperatur i tre månader.

Forskarna noterar att även om arbetet är lovande finns det fortfarande utmaningar förknippade med storskalig produktion och rening av exosomer. LSCs, celltypen som används för att generera RBD-Exo, befinner sig för närvarande i en klinisk fas I-studie av samma forskare för behandling av patienter med degenerativa lungsjukdomar.

"Ett inhalerbart vaccin kommer att ge både slemhinne- och systemisk immunitet, det är bekvämare att lagra och distribuera och kan administreras själv i stor skala", säger Cheng. "Så även om det fortfarande finns utmaningar förknippade med att skala upp produktionen, tror vi att detta är ett lovande vaccin som är värt ytterligare forskning och utveckling."

Arbetet stöddes av National Institutes of Health och American Heart Association. North Carolina State University har lämnat in ett provisoriskt patent på de teknologier som rapporterats i dessa publikationer och patenträtten har exklusivt licensierats till Xsome Biotech, ett NC State startup-företag som medgrundat av Cheng.

(C) NCSU

Ursprunglig artikelkälla: WRAL Techwire