‘Stealthy’ lipide nanodeeltjes geven mRNA -vaccins een make -over

Een nieuw materiaal dat aan de Cornell University is ontwikkeld, zou de levering en effectiviteit van mRNA -vaccins aanzienlijk kunnen verbeteren door een algemeen gebruikt ingrediënt te vervangen dat bij sommige mensen ongewenste immuunreacties kan veroorzaken.

Dankzij hun vermogen om cellen te trainen om virus-dodende eiwitten te produceren, hebben mRNA-vaccins de afgelopen vijf jaar populair geworden voor hun succes bij het verminderen van de ernst van COVID-19-infectie.

Een methode voor het leveren van het mRNA aan cellen is door het in vette bollen te verpakken, lipide nanodeeltjes genoemd, die het beschermen tegen afgebroken. Een gemeenschappelijke component van lipide nanodeeltjes genaamd poly-ethyleenglycol (PEG) kan echter bij sommige individuen immuunreacties veroorzaken, waardoor onderzoekers naar meer biocompatibele materialen zoeken.

Shaoyi Jioang, hoogleraar biomedische engineering, werkt aan het vervangen van de PEG -component van lipide nanodeeltjes door een meer aanpasbare en heimelijke optie. Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Natuurmaterialen.

Het afleveringsvoertuig voor een mRNA -vaccin moet een balans tussen Goldilocks slaan – stabiel genoeg om het mRNA te beschermen, maar labiel genoeg om het in cellen vrij te geven, en voldoende afgeschermd om immuunbewaking te ontwijken, maar niet zo verborgen dat het cellulaire opname belemmert. PEG doet het werk, maar presenteert enkele onbedoelde bijwerkingen bij een kleine subset van individuen.

“Het menselijk lichaam is meestal water, dus als je iets met blootgestelde hydrofobe groepen, zoals PEG, in onze bloedbaan plaatst, zegt ons immuunbewakingssysteem:” Hé, dat is een vreemd materiaal “, en zal een antilichaam genereren om het te vernietigen,” zei Jiang. Deze omgeving maakt meer kans op een vaccin waarschijnlijker en maakt het dus moeilijker voor het vaccin om zijn werk te doen.

Het immuunsysteem van de meeste mensen is al klaar om PEG te bestrijden. Uit eerder onderzoek blijkt dat een meerderheid van de mensen anti-PEG-antilichamen heeft “van mensen die worden blootgesteld aan PEG in zoveel commerciële producten zoals shampoo en tandpasta,” zei Jiang, eraan toevoegend dat deze wijdverbreide blootstelling kan verklaren waarom het lichaam zo snel is om Peg als een bedreiging te markeren.

Om dit op te lossen, heeft Jiang lipide nanodeeltjes ontwikkeld die een zwitterionisch polymeer gebruiken, een cruciaal alternatief voor PEG, waardoor de prestaties en biocompatibiliteit van het systeem worden verbeterd.

Vanwege de superhydrofiele of waterminnende, aard van zwitterions, is dit materiaal in staat om in het lichaam te mengen en gemakkelijker het mRNA te leveren. Dit specifieke van nature afgeleide materiaal, poly (carboxybetaine) (PCB) genoemd, heeft een perfecte balans tussen stealth en stabiliteit.

In zijn recente artikel ontdekte Jiang dat het vervangen van PEG door PCB in lipide -nanodeeltjes resulteert in zeer effectieve mRNA -vaccins die het immuunsysteem van het lichaam niet nadelig activeren.

Jiang werkt samen met Weill Cornell Medicine, Houston Methodist Cancer Center, het Hospital for Sick Children in Toronto en het National Cancer Institute om deze ontdekking naar klinische toepassingen te verplaatsen, met name bij de ontwikkeling van op mRNA gebaseerde kankervaccins.

De zwitterionische nanodeeltjes helpen de vaccins langs de immuunbewaking van het lichaam te sluipen, zodat het antigeenspecifieke immuunresponsen induceert en tegelijkertijd ongewenste immuunactivatie minimaliseert.

“Met een virus zoals Covid-19, heb je alleen een kleine vaccindosis nodig, en ons immuunsysteem zal reageren. Maar voor een kankervaccin onderdrukt de tumoromgeving het immuunsysteem, dus je hebt een veel hogere dosis nodig om effectief te zijn,” zei Jiang. “Als een patiënt een klein probleem heeft vanwege de PEG, zal het probleem worden versterkt met een hogere dosis.