Nanovakcín zvyšuje imunitu u myší s metabolickým syndrómom sprostredkovaným črevnými mikrobiómami

Nová trieda biomateriálov, ktorú vyvinuli vedci spoločnosti Cornell pre infekčnú chorobu nanovakcínu, účinne posilnila imunitu u myší s metabolickými poruchami spojenými s črevnými baktériami - populáciou, ktorá vykazuje odolnosť voči tradičným očkovacím látkam proti chrípke a detskej obrne.

Štúdia je prvou, ktorá skúma vzájomný vzťah medzi nanomateriálmi, imunitné reakcie a mikrobiómy, stále dôležitejšou oblasťou výskumu. Verí sa, že mikrobióm - súbor mikroorganizmov žijúcich v tele, hrá rozhodujúcu úlohu v ľudskom zdraví.

„Tento dokument zdôrazňuje, ako môže mikrobióm ovplyvniť naše skonštruované vakcíny a ako môžeme tieto problémy prekonať vývojom pokročilých materiálov, “povedal Ankur Singh, odborný asistent na Sibley School of Mechanical and Aerospace Engineering (MAE) a Meinig School of Biomedical Engineering (BME).

Singh je hlavným autorom knihy „Imunomodulačné nanogély prekonávajú obmedzenú imunitu v myšacom modeli metabolického syndrómu sprostredkovaného črevnými mikrobiómami, “, ktorá vyšla 27. marca v Pokroky vo vede . Prvým autorom článku je Matthew Mosquera, doktorand inžinierstva.

„Táto práca otvára nové, veľmi vzrušujúca oblasť skúmania toho, ako biologické faktory a základné chorobné stavy ovplyvňujú výkonnosť zavedených nanovakcín, “povedal Singh, ktorý je tiež členom Englander Institute for Precision Medicine pri Weill Cornell Medicine a novovytvoreného Cornell Center for Immunology. "Dolezitejsie, Ukazuje to, ako môžete použiť tieto špeciálne materiály a urobiť ich použiteľnejšími v širšej populácii, aby ste prekonali imunitu voči očkovacím látkam. "

Verí sa, že viac ako tretina Američanov a štvrtina ľudí na celom svete trpí metabolickým syndrómom, dáždnik pre niekoľko chorôb vrátane obezity, zápal a inzulínová rezistencia.

Črevný mikrobióm patrí k faktorom, ktoré môžu spôsobiť metabolický syndróm, a vedci sa zaujímajú o mikrobiómom indukovaný metabolický syndróm kvôli dôkazom spájajúcim mikrobiómy a metabolické poruchy s imunitným systémom.

„Pochopenie toho, ako mikrobióm ovplyvňuje budúce inžinierske vakcíny, je z hľadiska verejného zdravia mimoriadne dôležité, “povedala Ilana Brito, odborný asistent biomedicínskeho inžinierstva a spoluautor príspevku. "Tento výskum otvorí nové možnosti skúmania toho, ako konkrétne zložky mikrobiómu menia imunitné reakcie. Pri navrhovaní nových vakcín, bude dôležité navrhnúť materiály, ktoré sú účinné v rôznych mikrobiómových kompozíciách. "

Predchádzajúci výskum ukázal, že tradičné ľudské vakcíny proti chrípke a detskej obrne zlyhávajú u myší, ktoré majú metabolické poruchy spôsobené narušením ich črevných biomov. „To nás motivovalo pozrieť sa na to, čo sa deje s nanovakcínami, ktoré môžu byť lepšie ako rozpustné vakcíny, lepšie porozumieť úlohe základnej obezity a zápalu, ktoré sa vyvíjajú pri zmenách čreva, “Povedal Singh.

Nanovakcíny, ktoré sú spravidla zložené z nanomateriálov, môžu byť absorbované bunkami v imunitnom systéme a bolo zistené, že indukujú silnejšiu imunitu ako tradičné rozpustné vakcíny v predklinických modeloch.

Vedci však zistili, že najpoužívanejší druh nanovakcíny, vyrobené z kyseliny poly (mliečnej-co-glykolovej) (PLGA), nie je veľmi účinný u myší s črevným metabolickým syndrómom. Keď vedci testovali PLGA nanovakcíny na myšiach, bolo to menej úspešné, ako očakávali, dokonca aj s pridaním široko používaného posilňovača imunity.

"Opýtali sme sa, existujú spôsoby, ako prekonať túto obmedzenú odpoveď inžinierstvom nových nanomateriálových vakcín? “povedal Singh.„ Potom sme sa pozreli hlbšie na novú triedu materiálu, ktorý moduluje imunitný systém, poly (2-hydroxyetylmetakrylát) funkcionalizovaný pyridínom, potenciál, ktorý sme nedávno objavili. “

Nový materiál vytvoril stabilný nanogél s proteínovými antigénmi, u ktorých sa zistilo, že sú účinné v podmienkach metabolického syndrómu iniciovaného črevom. Práca s Cynthiou Leiferovou, docent imunológie na Vysokej škole veterinárnej, skupina zistila, že tento nový materiál stimuluje receptor, ktorý rozpoznáva patogénne znaky nebezpečenstva na mikróboch.

„Táto štúdia je dôležitá, pretože ukazuje, že tieto nanogély môžu dodávať antigén aj adjuvans bez toho, aby bolo potrebné ďalšie posilnenie imunity, čo pravdepodobne prispieva k ich silnejšej imunitnej aktivácii a schopnosti prekonať obmedzenia vyplývajúce z chorôb alebo zmenených mikrobiómov, „Povedal Leifer.“ Imunomodulačné terapie sú horúcou témou, a imunomodulačné prístupy na báze materiálov sú v plienkach. Je toho toľko, čo sa s nimi dá urobiť. “

Aj keď sa zistilo, že mikrobióm ovplyvňuje imunitný systém, tieto zistenia naznačujú, že nanovakcíny môžu na oplátku ovplyvniť mikrobióm.

„Nanomateriály môžu modulovať zloženie črevného mikrobiómu - myslím si, že to má obrovský význam pre celú oblasť a mohlo by to mať vplyv na dizajn materiálov, „Povedal.“ Či už je to príčinný efekt, alebo dôvod, ktorý je za tým, nie je dostatočne objasnený - existuje niekoľko hypotéz, ktoré je potrebné ešte otestovať, takže to bude pre nás práca do budúcna. “

• Gastrointestinálne symptómy u detí môžu byť červenou vlajkou pre budúce problémy duševného zdravia
• Nová stratégia pre potenciálnu liečbu rakoviny pečene spojenej s HBV