Een nieuw vaccinplatform zou de ontwikkeling en levering van antigenen kunnen vergemakkelijken

Voor velen staat EV voor ‘elektrisch voertuig’. Voor onderzoekers van Harvard University en de University of Nebraska–Lincoln is het een afkorting voor een ander voertuig – dit ene nanoscopische – dat de ontwikkeling en levering van vaccins wereldwijd zou kunnen helpen stroomlijnen.

Door een van de natuurlijke vrachttransporten van het menselijk lichaam opnieuw te gebruiken, heeft een team van Harvard-Nebraska een vaccinplatform ontwikkeld dat bepaalde technische uitdagingen, opslagvereisten en bijwerkingen van vaccins die hiv-epidemieën en de COVID-19-pandemie bestrijden, zou kunnen beteugelen. Het platform van het team toonde ook veelbelovend in vroege proeven met muizen, waardoor de productie van antilichamen werd opgevoerd wanneer het werd ingezet tegen hiv en de overlevingskansen bij griep verbeterden.

“Wij geloven dat dit toedieningssysteem de immuunrespons kan verbeteren, met name door antilichamen tegen virale infectie te induceren”, zegt Shi-Hua Xiang, universitair hoofddocent diergeneeskunde en biomedische wetenschappen in Nebraska.

Historisch gezien bestonden vaccins uit verzwakte of geïnactiveerde virussen die worden herkend door het menselijke immuunsysteem, dat reageert met antilichamen en cellulaire versterkingen die infectieuze vormen van die virussen kunnen onthouden en later kunnen afweren. Om redenen van veiligheid en effectiviteit bestaan ​​veel vaccins nu echter uit de lockpicking-eiwitten die de oppervlakken van virussen omhullen – zogenaamde antigenen die het immuunsysteem herkent als een bedreiging voor het infiltreren van cellen.

Maar om herkenning en immuniteit te stimuleren, moeten de antigenen op oppervlakteniveau in vaccins dezelfde driedimensionale poses aannemen die ze zelf op virussen treffen. Helaas voor vaccinologen kan het een moeilijke taak zijn om antigenen over te halen naar hun oorspronkelijke configuraties.

Het erfelijk materiaal van hiv zit bijvoorbeeld in een omhulsel dat ook een van de belangrijkste eiwitten die eruit steken, stabiliseert. Het eiwit overtuigen om die configuratie te behouden wanneer het van zijn virale basis wordt ontworteld, kan betekenen dat het wordt gekoppeld aan een vergelijkbaar oppervlak of zelfs dat bepaalde genen in zijn DNA worden gesplitst, een prestatie die tijd en geld kost.

In de meer dan 20 jaar dat hij aan hiv-vaccins werkte, had Xiang zich vaak zelf beziggehouden met die hoogstandjes van eiwittechnologie. Vervolgens, in september 2017, bezocht Quan Lu van Harvard Lincoln om een ​​seminar te geven over een nieuw type extracellulair blaasje: een nanoscopisch deeltje, ingekapseld in een dubbele laag lipiden, dat nucleïnezuren en andere vracht door het lichaam transporteert.

Xiang, die de lezing van Lu bijwoonde, wist dat lipide dubbellagen de membranen vormen van niet alleen EV’s en cellen, maar ook van veel virussen. Het ontluikende proces dat Lu’s EV’s genereerde, leek ook op dat van virussen. En EV’s waren ongeveer even groot als hun virale tegenhangers. Die overeenkomsten zetten Xiang aan het denken.

“Mijn gedachte,” zei hij, “was dat we misschien konden samenwerken aan een studie.”

Samen met enkele collega’s waren Xiang en Lu al snel aan het onderzoeken of de nieuwe EV van laatstgenoemde virale antigenen naar het oppervlak zou kunnen rekruteren, hun poses zou kunnen vasthouden en uiteindelijk immuunreacties zou kunnen stimuleren. De onderzoekers begonnen met het introduceren van de EV bij een griepeiwit dat, vanwege zijn aanwezigheid in veel verschillende griepstammen, het onderwerp is geworden van de zoektocht naar een universeel griepvaccin. Een bepaald domein van de EV trok niet alleen naar binnen en fuseerde met het griepantigeen, het hielp ook bij het bevorderen van het ontluiken van meer EV’s dan anders zou worden verwacht.

Aangemoedigd testte het team de resulterende EV in muizen. Terwijl muizen die griep kregen zonder vaccin minder dan 30% van de tijd overleefden, overleefden degenen die drie doses van het op EV gebaseerde vaccin kregen in 60-70% van de gevallen. Het vaccin stimuleerde hoge niveaus van antilichamen, ontdekte het team, waarbij de antilichamen zich vervolgens aan het griepvirus binden en neutraliseren. Toen de onderzoekers het griepantigeen verwisselden voor een hiv-eiwit, zagen ze opnieuw veelbelovende productie van neutraliserende antilichamen in het serum van muizen die met het vaccin waren geïmmuniseerd.

Xiang zei dat het platform zelfs een aantal voordelen kan bieden ten opzichte van mRNA-vaccins: vaccins die werken door cellen te instrueren om antigenen te maken en die hun waarde hebben bewezen tegen het SARS-CoV-2-virus dat verantwoordelijk is voor COVID-19. Vergeleken met de mRNA-vaccins, die bevroren worden verzonden en na verloop van tijd kunnen afbreken, zal een op EV gebaseerd vaccin meer stabiliteit bieden en levensvatbaar blijven bij hogere temperaturen, zei hij.

Die voordelen, zei Xiang, zouden het EV-platform uiteindelijk naar de voorhoede van het ontwerp, de productie en de levering van vaccins kunnen duwen.

De bevindingen worden gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschappelijke vooruitgang.