Bestrijding van pluimveeziekte met mRNA: onderzoekers pionier nanodeeltjesbenadering

Onderzoekers van het UConn’s College of Agriculture, Health and Natural Resources (CAHNR) en College of Liberal Arts and Sciences (CLAS) hebben aangetoond dat een nieuw eiwitgebaseerd nanodeeltje mRNA-vaccins effectiever kan maken om een ​​lastige pathogeen in kippen aan te pakken.

Mazhar Khan, professor aan de afdeling Pathobiologie en Veterinaire Wetenschappen, Challa V. Kumar, emeritus professor aan de afdeling scheikunde en afgestudeerde studenten Anka Rao Kalluri en Aseno Sakhrie hebben meerdere jaren samengewerkt en hebben gepubliceerd Hun bevindingen in het dagboek Vaccins.

Infectious Bronchitis Virus (IBV), een snel verspreidende coronavirus, is een grote zorg voor pluimvee -boeren in de VS en wereldwijd. Vogelboeren verliezen elk jaar miljoenen door deze ziekte.

Momenteel gebruiken boeren live verzwakte vaccins of doden vaccins om het virus te bestrijden. Dit soort vaccin komt echter met een reeks uitdagingen. Het virus kan reactiveren, muteren of recombineren om een ​​vaccinbestendige of ernstiger spanning te creëren. Deze vaccins hebben ook een kortere houdbaarheid en vereisen dat extra verbindingen, bekend als adjuvantia, effectief zijn.

De onderzoekers hebben een effectief alternatief voor mRNA IBV -vaccin ontwikkeld.

MRNA-vaccins, zoals de Human Covid-19-vaccins, bevatten geen levend virus. In plaats daarvan codeert het mRNA codeert voor een stuk van de genetische code van het virus, met name het spike -eiwit dat verantwoordelijk is voor het activeren van de immuunrespons en traint het immuunsysteem om op het eiwit te reageren.

Toch hebben mRNA -vaccins nog steeds enkele beperkingen, namelijk hun gebrek aan stabiliteit. MRNA-vaccins gaan snel af en moeten worden gehouden in temperatuurgestuurde omgevingen, iets dat een uitdaging vormt op pluimveebedrijven.

In een belangrijke vooruitgang gebruiken Khan en Sakhrie een nieuw nanodeeltje dat het mRNA beschermt om snel af te breken.

Dit deeltje werd uitgevonden door de Kumar -groep voor toepassingen in de biologie. Het was Kumar die het team overtuigde om aan mRNA -vaccins te werken, lang voordat Covid -vaccins arriveerden. Vroege hindernissen waren om de nanodeeltjes efficiënt te complexen met doel -mRNA. Kalluri loste dit probleem op door covalent positief geladen aminegroepen aan het deeltje te hechten. De positief geladen deeltjes vangen het negatief geladen mRNA en stabiliseren het. Sakharie en haar collega’s hebben gedetailleerde cellulaire en dierstudies uitgevoerd met behulp van deze nanodeeltjes-mRNA-complexen.

“Dit project benadrukt hoe samenwerkingen op de campus snelle vooruitgang boeken bij het oplossen van complexe wetenschappelijke problemen”, zegt Kumar.

Amino groepen bevestigd aan het deeltjesoppervlak stabiliseren niet alleen het mRNA, maar beschermen het ook tegen hydrolyse door nucleasen, enzymen die de nucleïnezuren afbreken die DNA en RNA vormen, in het lichaam.

“Het nanodeeltje houdt het stabieler en levert het vaccin af aan de cellen waar het het gewenste mRNA tot expressie zal brengen,” zegt Sakhrie.

De nanodeeltjes zijn gemaakt door het wijzigen van runderserumalbumine, een direct beschikbaar, betaalbaar en niet-toxisch eiwit dat een afvalproduct is van de productie van commerciële rundvlees.

De studies van het team hebben aangetoond dat kippen gevaccineerd met het nanodeeltje mRNA-vaccin een toename van 1.000 keer in antilichamen tegen IBV vertoonden in vergelijking met de niet-gevaccineerde controlegroep. Hun werk heeft ook aangetoond dat de activiteit van de immuuncellen in de gevaccineerde kippen is toegenomen, wat aangeeft dat het vaccin het hele immuunsysteem verhoogt om infecties te bestrijden.

Met deze veelbelovende resultaten onderzoeken de onderzoekers nu een effectievere vaccinatiemethode.

Traditioneel moeten boeren babykuikens individueel injecteren met het vaccin, een tijdrovend project voor de boeren en een stressvolle voor de kuikens.

Het team evalueert of het vaccin in plaats daarvan kan worden toegediend via een spray op de kuikens. Dit zou boeren in staat stellen om grote kuddes snel en zonder stress voor de dieren te vaccineren.

Hoewel IBV momenteel geen zorg is voor de gezondheid van de mens, kan het gebruik van de nanodeeltjes om de stabiliteit van mRNA -vaccins te verbeteren, het potentieel om menselijke vaccins te verbeteren. In wezen konden onderzoekers de genetische code van een opkomende ziekte aansluiten op het nanodeeltjesvaccinplatform om snel een effectief mRNA -vaccin te ontwikkelen. Deze platformtechnologie kan in de toekomst worden afgestemd op verschillende andere ziektevectoren.

“We kunnen het nanodeeltje gebruiken voor menselijke vaccins,” zegt Khan. “De timing voor vaccinontwikkeling is erg kort, we hebben alleen de specifieke volgorde van het gen nodig.”