Lipidenanodeeltjes stimuleren aangeboren immuuncellen efficiënter bij jongere individuen, vindt onderzoek

Hoewel de mRNA COVID-19-vaccins van Pfizer-BioNTech en Moderna veilig en effectief zijn in het voorkomen van ernstige ziekten bij volwassenen en kinderen, inclusief immuungecompromitteerde personen, hebben onderzoekers gemerkt dat deze injecties nog steeds het meest efficiënt en effectief zijn bij jongere personen dan bij oudere volwassenen.

Onderzoekers van Drexel University’s College of Medicine en de Perelman School of Medicine van de University of Pennsylvania bestudeerden de rol van lipide nanodeeltjes, of LNP’s – een vitaal onderdeel van deze vaccins die de mRNA-lading naar cellen brengen, inclusief cellen van het aangeboren immuunsysteem. (of responscellen).

Dat blijkt uit een recent gepubliceerd artikel in het tijdschrift Communicatie Biologietoonden deze onderzoekers aan dat LNP’s in staat zijn om aangeboren immuuncellen van oude en jonge individuen te stimuleren, maar efficiënter bij jongere individuen.

De op mRNA gebaseerde COVID-19-vaccins – die in 2021 het groene licht kregen van de Amerikaanse Food and Drug Administration en het European Medicine Agency – gebruiken messenger-RNA dat cellen instrueert eiwitten te maken. De mRNA-technologie achter die vaccins is ontwikkeld bij Penn Medicine.

In het geval van COVID-19-vaccins instrueert het mRNA de cellen om het SARS-CoV-2-spike-eiwit, een onderdeel van het virus, te maken om het immuunsysteem te helpen het te herkennen en antilichamen op te bouwen om het virus te bestrijden en te neutraliseren bij daaropvolgende infectie.

Hoewel deze vaccins ogenschijnlijk eenvoudig lijken, vertrouwen ze op een kritische verpakking gemaakt van lipiden (vetachtige moleculen) om het mRNA te beschermen en af ​​te leveren in cellen. De verpakking is samengesteld uit lipide nanodeeltjes. Deze LNP’s zijn meestal gemaakt van vier soorten lipiden, waaronder een lipide dat positief geladen wordt onder licht zure omstandigheden om de verpakking van het negatief geladen mRNA tijdens de vaccinbereiding mogelijk te maken.

Andere componenten van LNP’s zijn cholesterol – hetzelfde dat in ons lichaam en in voedsel wordt aangetroffen – en andere moleculen die helpen structuur te geven en de deeltjes stabiel te houden. Zodra LNP’s cellen binnendringen, geven ze het mRNA vrij.

Zonder LNP’s zou er geen mRNA-vaccin zijn tegen COVID-19 of infectieziekten, zoals respiratoir syncytieel virus (RSV), cytomegalovirus (CMV) en andere.

In hun studie keek het team van onderzoekers naar het effect van LNP’s met behulp van van mensen afkomstige celculturen. De onderzoekers scheidden afweercellen, monocyten genaamd, uit het bloed van 18 gezonde volwassen donoren tussen de 25 en 75 jaar.

“Het geadjuveerde effect van op mRNA gebaseerd vaccin wordt voornamelijk geleverd door ioniseerbare lipiden in de LNP”, zegt senior auteur Elias El Haddad, Ph.D., een professor aan het College of Medicine. “We ontdekten dat lege LNP’s, die zonder mRNA, dendritische celrijping stimuleren – gedurende welke cellen veranderen van het verwerkingsstadium om aangeboren immuunsysteemroutes te stimuleren die minder efficiënt zijn bij oudere volwassenen ouder dan 65 jaar in vergelijking met jongere volwassenen.”

Deze nieuwe bevindingen bevestigen eerdere gegevens van co-corresponderende auteur Mohamad-Gabriel Alameh, Ph.D., een directeur van de Engineered mRNA and Targeted Nanomedicine Core bij Penn Medicine, dat ioniseerbare lipiden de effectiviteit van vaccins verhogen. De auteurs bestudeerden het effect van deze LNP’s op aangeboren immuuncellen van mensen en toonden verschillen tussen bejaarden en jonge volwassenen.

De onderzoekers zeggen dat LNP’s een belangrijke factor zijn in op mRNA gebaseerde vaccins die helpen bij het initiëren van vaccinrespons. Een minder efficiënte respons op LNP’s bij oudere volwassenen zou een verminderde vaccinrespons bij deze personen kunnen verklaren en de noodzaak benadrukken om deze respons bij de bejaarde bevolking te verbeteren.

“Lagere of minder efficiënte immuunresponsen op vaccins bij oudere personen hebben niets te maken met het vaccinplatform”, zei Alameh. “Het komt voort uit ontsteking, metabolische activiteit en genetica.”

De auteurs benadrukken dat het begrijpen van de immuunresponsen op LNP’s en op andere adjuvantia die in vaccins worden gebruikt, bij de bejaarde bevolking van cruciaal belang is, aangezien het kan helpen bij het bieden van strategieën om vaccins te verbeteren in, of zelfs vaccins op maat te maken die specifiek zijn voor, de bejaarde bevolking.

Het nieuwste onderzoek volgt op eerder werk van El Haddad en collega’s die zich richtten op het ontwikkelen van stoffen om de immuunrespons van vaccins bij oudere volwassenen te verbeteren voor een andere virale infectie, HIV. In 2019 publiceerden El Haddad en collega’s een studie het identificeren van een stof genaamd adenosine deaminase-1, die ze hebben gepatenteerd, en de rol die het speelt in de T-celfunctie bij volwassenen met hiv.

“Als er een pandemie komt, probeer je altijd beter te begrijpen hoe je je ervaring kunt inzetten om betere vaccins voor nieuwe ziekten te ontwikkelen”, zei El Haddad. “Toen we zagen dat de immuunrespons bij oudere individuen minder efficiënt was dan die van jongere individuen op het vaccin, keken we naar het toedieningssysteem – de LNP, dat ook het adjuvans is van het vaccin, om te begrijpen welke effecten de De efficiëntie van LNP.”

El Haddad zei dat de volgende stap in het onderzoek is om het adjuvante effect van de LNP te verbeteren om de werkzaamheid van elke dosis te verbeteren. Het team werkt momenteel aan meerdere strategieën, waaronder het aanvullen van de LNP met hun eigen adjuvans om te zien of het bij oudere personen even efficiënt is als bij jongere personen.

“De behoefte aan betere vaccinplatforms zal de komende jaren waarschijnlijk alleen maar toenemen naarmate er nieuwe infectieziekten opduiken, samen met nieuwe kansen voor mRNA-vaccins”, zegt hoofdauteur Jennifer Connors, Ph.D., die deelnam aan het onderzoek tijdens het afronden van een doctoraat. in het Drexel College of Medicine en werkt nu in de farmaceutische industrie. “Tientallen jaren van onderzoek naar mRNA-vaccins hebben geleid tot de COVID-vaccins en tientallen jaren van onderzoek dat nog gaat komen, zullen ongelooflijke vooruitgang op het gebied van vaccins opleveren om ziekten, waaronder kanker, te bestrijden.”