Ajuvan Partikulat dan Platform Vaksin Partikulat Self-Adjuvanted

Read Also

Partikel dari berbagai jenis telah diselidiki sebagai adjuvant vaksin untuk rute injeksi dan mukosa. Enkapsulasi antigen ke dalam nanopartikel atau ke permukaannya telah terbukti meningkatkan respons antibodi spesifik antigen dan imunitas yang diperantarai sel. Nanopartikel adalah kelas penting dari bahan skala nano yang telah direkayasa dengan sifat fisikokimia yang dapat dikontrol dan disesuaikan, termasuk ukuran, bentuk, struktur, dan kimia permukaan.

Pengembangan platform nanopartikel self-adjuvanted yang membawa adjuvant molekuler dan antigen sangat diinginkan karena partikel tersebut dapat secara efisien mengangkut antigen ke sel target dan mengaktifkan pensinyalan bawaan. Platform nanopartikel self-adjuvanted ditampilkan pada Gambar.

Nanopartikel Emas (Au)

Nanopartikel emas (Au) adalah salah satu nanopartikel anorganik yang paling umum digunakan untuk formulasi vaksin. Karena afinitas yang kuat dari bagian tiol dengan permukaan nanopartikel Au, polimer atau biomolekul yang dimodifikasi tiol (protein, peptida, oligonukleotida, ligan penargetan) dapat dengan mudah terkonjugasi ke nanopartikel. Dengan biosafety dan biokompatibilitas yang baik, nanopartikel Au telah digunakan untuk mengembangkan vaksin influenza dan HIV. Kami sebelumnya mengembangkan multifungsi dual-linker emas nanopartikel (AuNPs) untuk co-menghantarkan antigen influenza dan FliC (Gambar). Dibandingkan dengan protein larut, AuNPs-HA/FliC yang dapat disesuaikan sendiri meningkatkan penyerapan antigen dan menginduksi respons antibodi yang meningkat secara signifikan. Kami melaporkan kemudian bahwa campuran partikel AuNP-HA dan AuNP-FliC menghasilkan respon imun mukosa dan sistemik yang kuat dan melindungi tikus yang diimunisasi terhadap tantangan virus influenza yang mematikan. Vaksin influenza nanopartikel Au yang dapat disesuaikan sendiri menunjukkan potensi tinggi untuk vaksin influenza intranasal dengan kemanjuran vaksin yang ditingkatkan.

Nanopartikel Lipid

Lipid nanoparticles (LNPs), biasanya terdiri dari lipid terionisasi, kolesterol, lipid terkonjugasi dengan polyethylene glycol (PEGylated lipid) dan lipid adjuvant, baru-baru ini dikenal sebagai sistem pengiriman baru. LNP telah digunakan untuk pengiriman kode antigen dan adjuvant. LNP yang digabungkan dengan CpG meningkatkan efek ajuvan dari CpG ODN dan memperluas perlindungan terhadap infeksi virus influenza. Kombinasi ligan TLR dengan formulasi lipid sangat menarik. Vaksin influenza split dengan sistem pengiriman liposom TRAC-478 yang dienkapsulasi bersama (synthetic dual TLR adjuvant) merangsang respons imun humoral yang kuat dan menginduksi imunitas yang diperantarai sel Th1; Imunitas melindungi tikus yang diimunisasi terhadap tantangan influenza heterolog (Gambar).

Vaksin mRNA adalah alternatif yang menjanjikan untuk pendekatan vaksin lainnya. Satu formulasi vaksin mRNA dapat dengan mudah mencakup beberapa mRNA yang mengkode antigen virus yang berbeda dan pemicu sinyal bawaan. mRNA LNPs adalah salah satu teknologi vaksin mRNA baru. LNP mRNA yang dimodifikasi nukleosida telah menginduksi peningkatan respons GC. Influenza HA mRNA-encapsulated LNPs full-length menginduksi antibodi spesifik tangkai HA yang memberikan perlindungan silang pada tikus. Sementara itu, pengiriman intradermal (ID) dari gabungan batang HA influenza, neuraminidase (NA), saluran ion matriks-2 (M2), dan NP mRNA LNP telah menginduksi respon imun yang kuat dan memberikan perlindungan yang luas. Dengan demikian, pemberian kode adjuvant yang sesuai dengan mRNA LNPs adalah metode yang efektif untuk meningkatkan respon imun.

Nanopartikel Protein

Dibandingkan dengan platform partikulat lainnya, nanopartikel protein secara eksklusif merupakan protein antigenik dan adjuvant. Dengan motif perakitan sendiri atau dalam kondisi fisik tertentu (seperti desolvasi), protein dapat secara otomatis berkumpul menjadi partikel nano. Dengan hampir tidak ada polimer atau nanocarrier, nanopartikel protein memiliki kapasitas pemuatan antigen yang sangat tinggi. Metode untuk persiapan dan karakterisasi nanopartikel protein berlapis ganda telah ditetapkan dengan baik di laboratorium kami. Kami telah menemukan bahwa nanopartikel protein berlapis yang terdiri dari tangkai HA dari strain influenza H1N1 dan H3N2 dan M2e menginduksi perlindungan kekebalan terhadap virus influenza A homo dan heterosubtypic. Platform nanopartikel protein berlapis ganda ini dapat disesuaikan untuk mengakomodasi berbagai antigen yang dilestarikan influenza. Kami telah mengembangkan nanopartikel dengan mendesolvasi M2e atau NP menjadi inti dan menghubungkan batang HA, HA, NA, atau NP pada permukaan inti sebagai antigen pelapis (Gambar). Imunogenisitas dan efisiensi protektif nanopartikel ini telah ditentukan. Berdasarkan platform nano ini, kami tertarik untuk menggabungkan bahan adjuvant yang berbeda atau molekul penargetan bersama dengan protein antigenik influenza ke dalam partikel nano untuk meningkatkan hasil vaksin. Nanopartikel self-adjuvanted ini akan dibuat menjadi MNP untuk pengiriman kulit di laboratorium kami.

Platform Nano lainnya

Jenis lain dari nanopartikel juga telah dipelajari untuk membangun formulasi vaksin self-adjuvanted, seperti nanopartikel perak (Ag) dan nanopartikel calcium phosphate (CaP). Dalam laporan baru-baru ini, nanopartikel Ag menunjukkan hasil yang menjanjikan dalam meningkatkan kekebalan mukosa dari vaksin flu yang tidak aktif dalam imunisasi paru dan terlindungi dari infeksi influenza yang mematikan. Dimasukkannya nanopartikel perak menginduksi IgA spesifik antigen yang jauh lebih kuat dalam bronchus-associated lymphoid tissue (BALT), mengurangi titer virus paru-paru dan peradangan paru secara bersamaan. Dibandingkan dengan bahan adjuvant lainnya, seperti poli I:C dan AddaVax, nanopartikel Ag menunjukkan potensi unggul dalam memberikan potensi kekebalan mukosa yang kuat dan melindungi tikus dari infeksi influenza. Sebagai contoh, imunisasi oral tunggal dari vaksin DNA AgNP/H5 pada ayam berhasil menginduksi respon antibodi spesifik antigen dan respon imun yang diperantarai sel, dan meningkatkan produksi sitokin.

Nanopartikel calcium phosphate  (CaP) adalah jenis nanopartikel biodegradable dengan biokompatibilitas yang sangat baik. Knuschke dkk. melaporkan potensi tinggi nanopartikel CaP dalam menginduksi imunitas seluler ketika diformulasikan dengan peptida HA A/PR/8/34 (H1N1) dan agonis TLR9, CpG. Nanopartikel ini secara efisien diinternalisasi oleh DC in vivo dan menimbulkan kekebalan yang dimediasi sel-T yang kuat; Peningkatan jumlah sel T efektor CD4+ dan CD8+ yang spesifik antigen, yang memproduksi IFN- terdeteksi. Selain itu, nanopartikel CaP adalah adjuvant yang berguna dalam berbagai rute pemberian dan secara kuat menginduksi respon imun T helper tipe-1 (Th1) dan Th2 yang seimbang.

Nanopartikel polimer sintetik biodegradable (PLGA) yang mengandung antigen influenza, ligan TLR4, dan TLR7 (MPL + R387) telah dilaporkan menginduksi peningkatan sinergis dalam antibodi spesifik antigen dan perlindungan lengkap terhadap tantangan strain virus influenza mematikan pada tikus dan kera rhesus (Gambar). Immune-stimulating complex (ISCOM) adalah jenis lain dari ajuvan partikulat. Ini terdiri dari antigen, kolesterol, fosfolipid, dan saponin imunostimulator. Matrix M adalah generasi ketiga dari ISCOM dan digunakan sebagai adjuvant dalam uji klinis untuk vaksin influenza.

Selain bahan nano tiga dimensi, bahan nano seperti lembaran dua dimensi, seperti nanopartikel graphene oxide (GO), juga menarik minat untuk membangun platform vaksin self-adjuvanted. Sebagai contoh tipikal, nanopartikel GO menunjukkan potensi besar sebagai sistem pengiriman vaksin, karena keunggulannya yang luar biasa, termasuk kapasitas pemuatan tinggi yang dihasilkan dari rasio aspek yang tinggi secara intrinsik dan luas permukaan yang sangat besar, modifikasi permukaan yang mudah dan fleksibel dengan kehadiran banyak gugus kimia (asam karboksilat, epoksi dan gugus hidroksil, dll.), dan fitur biokompatibel dan nonimunogenik. Vaksin berbasis nanopartikel GO dapat disiapkan dengan banyak cara, termasuk penyerapan langsung melalui ikatan hidrogen, interaksi hidrofobik atau susunan π–π, dan konjugasi kimia dengan gugus kimia yang kaya. Modifikasi permukaan fleksibel dengan polimer membuat desain dan fabrikasi formulasi vaksin GO ramah.

Bahan anorganik memiliki banyak keuntungan untuk penghantaran obat, seperti peningkatan efikasi pemuatan, pelepasan terkontrol, stabilitas, dan toksisitas rendah. Sifat-sifat ini menjadikannya vektor yang ideal untuk pengiriman vaksin. Meskipun berbagai nanopartikel anorganik, seperti nanopartikel Au, dipelajari secara ekstensif dalam penelitian vaksin, masalah keamanan, seperti toksisitas, metabolisme dan efek samping, masih perlu dievaluasi lebih lanjut. Nanopartikel lipid dan protein termasuk dalam nanopartikel organik, yang relatif aman. PLGA adalah salah satu jenis polimer biokompatibel dan biodegradable yang telah disetujui oleh Food and Drug Administration (FDA) AS untuk penggunaan manusia, sehingga nanopartikel berbasis PLGA akan menjadi platform yang menjanjikan untuk pengiriman vaksin. Selain platform, proses fabrikasi, ukuran partikel, dosis, karakteristik antigen yang dibawa dan adjuvant juga merupakan faktor penting yang dapat mempengaruhi penerapan vaksin.