Новая технология доставки лекарств учеными может стать прорывом в создании мультиштаммовых вакцин

Важные новости

Новый препарат ученых -Технология доставки может стать прорывом для мультиштаммовых вакцин

Структура и сборка ферритиновых наноклеток. А) Наноклетка состоит из 24 субъединиц. Каждая субъединица имеет четыре α-спирали, образующие пучок, и короткую С-концевую α-спираль, направленную во внутреннюю полость. Б) Предполагаемый процесс самопроизвольной самосборки субъединиц. В) Два метода разборки/сборки наноклеток ферритина. Метод разборки/повторной сборки pH используется для инкапсуляции гидрофильного лекарства (вверху), а метод экстенсивной белковой инженерии вводит места связывания ионов металлов на границе раздела двух субъединиц. Автор: Small (2024 г.). DOI: 10.1002/smll.202310913

Новый способ доставки лекарств с использованием общего белка может быть использован для разработки мозаичных вакцин, которые являются вакцинами, эффективными против нескольких штаммов вируса, такого как COVID-19, среди других лекарств, впервые в мире. .

С середины 2000-х годов ферритин, белок, который управляет железом во всех организмах, используется для создания вакцин, а также для доставки в организм противораковых препаратов и других лекарств. Во многом это связано с его высокой стабильностью при комнатной температуре, простотой производства в больших количествах и низкой вероятностью отторжения организмом-хозяином.

Однако уникальный метод самосборки белка до сих пор не позволял ученым разработать универсальный подход для доставки широкого спектра лекарств.

В новом исследовании, опубликованном в журнале нанотехнологий Small< /i> исследователи из Королевского колледжа Лондона под руководством доктора Куроша Эбрахими сообщают о новом способе обойти эту самосборку путем копирования поведения вирусов, таких как ВИЧ-1.

Ферритин состоит из 24 взаимосвязанных субъединиц, которые самопроизвольно самособираются, образуя трехмерную сферу, полую внутри. Внутреннюю часть этих маленьких «наноклеток» можно заполнить терапевтическими лекарствами, но перед тем, как они будут вставлены внутрь, необходимо разрушить структуру белка.

Традиционно для разрушения структуры ферритина использовались кислоты, но эти методы могут повредить структуру белка и не позволяют использовать наноклетки с лекарствами, которые не растворяются в воде, такими как pH-чувствительный и водонерастворимый противораковый препарат камптотецин.

Что еще более важно, эти традиционные методы не могут быть использованы для создания многоцелевых лекарств, таких как мозаичные вакцины, которые берут антигены (часть вакцины, которая учит организм бороться с болезнями) из разных штаммов одного и того же вируса и объединяют их для запуска более широкого иммунного ответа. .

«Неспособность легко контролировать сборку натуральных белковых наноклеток, таких как ферритин, стала препятствием для использования этих безопасных и биосовместимых материалов в качестве системы доставки лекарств, чтобы сделать современные вакцины эффективными против множества вирусов», — говорит аспирант. исследователь Юйцзе Шэн.

Этот метод имеет преимущество перед мРНК-вакцинами, такими как недавняя вакцина против COVID-19, которая использует информационную РНК, чтобы научить клетки вырабатывать антигены для конкретных заболеваний. Поскольку эти мРНК-вакцины экспрессируют только часть вируса, а не его ослабленную версию, как традиционные вакцины, мРНК-вакцины производятся быстрее, но могут не вызывать длительного иммунного ответа, поскольку организм не сталкивается с настоящим вирусоподобным вирусом. частица.

Хотя они более долговечны, разработка традиционных вакцин обходится дорого и требует многих лет исследований и разработок для продвижения на рынок безопасного кандидата. Внедрив «подключаемую» систему наноклеток, лаборатория Куроша теперь создала платформу, сочетающую преимущества мРНК и традиционных вакцин на основе вирусов.

Поскольку вирусоподобная платформа наноклеток безопасна, ее не нужно подвергать клиническим испытаниям каждый раз, когда к ней добавляют новый антиген, как и платформу мРНК. В то же время в платформу можно легко подключить различные антигены для создания вирусоподобных эффективных вакцин. Подражая тому, как действуют такие вирусы, как ВИЧ-1, исследователи соединили две субъединицы вместе посредством цепочки аминокислот, называемой пептидом.

Это приостановило самосборку ферритина и открыло белок для различных водорастворимых соединений. и нерастворимые лекарства, одновременно позволяя исследователям внедрять различные антигены в поверхность наноклеток.

Исследователи также обнаружили, что этот новый метод привел к четырехкратному увеличению инкапсуляции лекарств как для водорастворимых, так и для нерастворимых препаратов. Помимо доставки большего количества лекарств, таких как доксорубицин, широко используемый противораковый препарат, в пораженные части тела, это обещает расширить спектр лекарств, которые может нести ферритин.

«Наша технология сочетает в себе преимущества технологии мРНК и традиционных вакцин. Это безопасная платформа, подобная технологии мРНК, и в то же время можно подключать различные антигены и генерировать вирусоподобные частицы, имитирующие традиционные вакцины…. Мы надеемся, что стабильность и простота производства, представленные этой платформой, будут признаны фармацевтическими производителями», — говорит Шэн.

Новый процесс также надеется открыть дверь к новому виду терапевтического препарата, который может одновременно действовать как вакцина. и препарат, призванный предотвратить заболевание и его симптомы.

Юцзе Шэн, доктор философии второго курса. Студент лаборатории Куроша в Королевском институте фармацевтических наук и первый автор исследования сказал: «Неспособность легко контролировать сборку натуральных белковых наноклеток, таких как ферритин, стала препятствием для использования этих безопасных и биосовместимых материалов в качестве системы доставки лекарств для создания современные вакцины, эффективные против множества вирусов.

«Наша технология сочетает в себе преимущества технологии мРНК и традиционных вакцин. Это безопасная платформа, подобная технологии мРНК, и в то же время можно подключать различные антигены и генерировать вирусоподобные частицы, имитируя традиционные вакцины.

«Кроме того, используя нашу технологию, мы могли бы смешивать и сопоставлять антигены разных вирусов и создать кандидатную вакцину, способную подготовить организм к борьбе с несколькими вирусами. Такая мозаичная вакцина, вероятно, снизит стоимость и время реагирования на будущие вирусные пандемии».

«Мы надеемся, что стабильность и простота производства, обеспечиваемые этой платформой, будут признаны фармацевтическими производителями».

Королевский колледж получил патент на эту технологию. Следующим шагом лаборатории является получение патента. использовать свою технологию наноклеток и разработать новые методы лечения ряда заболеваний, таких как рак и вирусные инфекции, которые они надеются исследовать в коммерческих целях.

Дополнительная информация: Юйцзе Шэн и др., Универсальный инженерный подход к вирусоподобию для одновременной функционализации поверхности белковых наноклеток и инкапсуляции грузов, Small (2024 DOI: 10.1002/smll.202310913 <). p>

Информация журнала: Маленькая

Предоставлено Королевским колледжем Лондона

Новости сегодня

Последние новости