Wetenschappers ontwikkelen een snel, celvrij platform voor het samenstellen van prototypes van het Nipah-virusvaccin

Onderzoekers van Cornell en Noordwestelijke universiteiten hebben een snelle, celvrije methode ontwikkeld voor het bouwen van nanodeeltjesvaccins die virussen nabootsen op moleculair niveau, en bieden een krachtig nieuw hulpmiddel om te reageren op opkomende pandemieën.

Door het produceren en vouwen van virale membraaneiwitten van de volledige lengte rechtstreeks in synthetische lipidebellen genaamd liposomen, creëert de techniek vaccinkandidaten in uren, in plaats van weken of maanden, en kan de weg vrijmaken voor snellere, meer aanpasbare immunisatiestrategieën tegen dodelijke virussen zoals NIPAH.

Het onderzoek, gepresenteerd in de paper “Celvrije expressie van Nipah-virus transmembraaneiwitten voor proteoliposoomvaccinontwerp”, werd gepubliceerd in het tijdschrift ACS nano.

De studie richt zich op het Nipah -virus, een neurologische en ademhalingsziekte met een dodelijk aantal tot 75% en geen momenteel goedgekeurde therapieën of vaccins. Daarom bevat de Wereldgezondheidsorganisatie Nipah op haar lijst met virussen met pandemisch potentieel. Het onderzoeksteam begon het vaccin te ontwikkelen tijdens de Covid-19-pandemie en erkende de noodzaak van snellere methoden voor het ontwikkelen van vaccin.

“In zekere zin hadden we het geluk met Covid-19 dat veel onderzoek al was gedaan naar coronavirussen, waardoor vooraanstaande onderzoekers inzicht hebben in welke effectieve antigenen in een vaccin moeten worden afgeleverd,” zei Kamat.

“Maar dat zou gemakkelijk niet het geval kunnen zijn voor een toekomstige epidemie waar minder bekend is over een potentieel virus. We hebben manieren nodig om vaccinformuleringen snel te assembleren en te screenen die de meest effectieve eiwitten voor een bepaald virus presenteren.”

Naast de bevindingen die specifiek zijn voor het Nipah -virus, kan het platform worden aangepast om een breed scala aan virale bedreigingen of zelfs therapeutische vaccins voor kanker aan te pakken. De eenvoud en snelheid van de methode maken het vooral veelbelovend voor wereldwijde toegang tot vaccin, met name in gebieden met beperkte koeling en infrastructuur.

De nieuwe aanpak maakt het mogelijk om vaccincomponenten snel te maken zonder levende cellen, wat de tijd en complexiteit vermindert die meestal betrokken zijn bij het ontwikkelen van traditionele vaccins. Celvrije eiwitsynthesisystemen bevatten de moleculaire machines uit cellen, maar werken in vitro, waardoor eiwitexpressie in slechts enkele uren mogelijk is.

Het systeem produceert membraaneiwitten die kunnen vouwen en zich in lipide -blaasjes kunnen steken zonder de hulp van eiwitchaperons, die normaal nodig zijn in levende cellen.

“Door de noodzaak van levende cellen te elimineren om deze vaccin deeltjes te produceren, worden we niet langer beperkt door de specifieke omstandigheden die nodig zijn om die levende cellen te behouden,” zei Daniel. “Dat betekent dat we deze vaccins in eenvoudiger omstandigheden kunnen produceren en dat vertaalt zich naar veel snellere productietijden.”

De nieuwe methode van het team creëert kleine bubbels op vet, liposomen die de structuur van echte virussen kopiëren. Deze bubbels vertonen belangrijke eiwitten van het Nipah -virus op hun oppervlak, wat het immuunsysteem helpt een mogelijke infectie te herkennen en te reageren.

In deze studie voegden onderzoekers twee belangrijke NIPAH -eiwitten, NIV F en NIV G, toe aan de liposomen. NIV F helpt het virus samen met gastheercellen en NIV G helpt het te hechten. Om te verbeteren hoe goed deze eiwitten werden geproduceerd en ingevoegd in de liposomen, verwijderde het team een segment uit NIV F dat normaal het eiwit naar de juiste organel in een levende cel leidt, maar dat is niet nodig bij het werken buiten cellen, waardoor het gemakkelijker is om mee te werken.

Ze hebben ook de soorten vetten in het liposoom aangepast, waarbij ingrediënten zoals fosfatidylethanolamine en fosfatidylserine werden toegevoegd, waardoor het membraan flexibeler werd en de eiwitten beter inhielp. Deze veranderingen leidden tot een sterkere immuunrespons.

De onderzoekers voegden ook lipide A toe, een ingrediënt dat helpt de immuunrespons te stimuleren, op de liposoommix. Muizen die liposomen ontvingen met zowel virale eiwitten als lipide A produceerden meer antilichamen dan die die eenvoudiger versies kregen. Onder de twee geteste eiwitten veroorzaakte NIV G een sterkere immuunrespons, waardoor het de meer dominant was.

“De schoonheid van dit systeem en formuleringsbenadering is dat we vaccinsdeeltjes kunnen maken die zijn afgestemd op specifieke componenten waarmee we de impact van elke component op de immuunrespons kunnen testen,” zei Daniel.

“Deze afspraak betekent dat we vaccinsdeeltjes kunnen produceren die zijn geoptimaliseerd voor de beste prestaties, terwijl we leren welke componenten bijdragen aan dat succes.”