Aplikasi Nanovaksin Berbasis Polimer

Read Also

Polimer telah dipelajari secara ekstensif sebagai komponen dan eksipien untuk platform vaksin dalam imunoterapi berbagai penyakit menular, imunoterapi, dan kanker. Nanosistem berbasis polimer Polylactide-co-glycolide (PLGA) adalah salah satu contoh—yang paling terkenal—dengan banyak referensi literatur. PLGA merupakan bahan polimer biokompatibel dan biodegradable karena dimetabolisme dalam tubuh manusia oleh enzim dalam monomer asam laktat dan asam glikolat. Polimer PLGA dapat self-assemble menjadi morfologi yang berbeda pada skala nano atau mikro, yang sangat tergantung pada metode preparasi, media, dan komponen lain dari formulasi. Yaitu, formulasi PLGA yang digunakan sebagai platform pengiriman vaksin (dan/atau obat) adalah (difungsikan) nanopartikel, nanosfer, nanoemulsi, misel, dan (nano/hidro) gel. Karakteristik fisikokimia, kelarutan, dan stabilitas termodinamika/fisikokimia nanosistem PLGA dapat disesuaikan secara ekstensif. Selanjutnya, PLGA dapat terkonjugasi dengan polyethylene glycol (PEG) atau polieterimida untuk membentuk kopolimer blok, yang dapat self-assemble menjadi misel polimer, dan nanopartikel misel yang dihasilkan dapat menggabungkan molekul hidrofobik dan antigen atau protein peptida hidrofobik.

Porous poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) dan poly(L-lactic acid) (PLA) nanopartikel telah diselidiki untuk pengiriman paru vaksin hepatitis B. Tiga formulasi berbeda dari nanopartikel PLA dan PLGA yang mengandung jumlah standar hepatitis B surface antigen (HBsAg) dirancang, dikembangkan, dan disiapkan dengan metode double-emulsion-solvent-evaporation. Respon imun dipelajari dengan menghitung sekresi IgA dalam cairan mukosa dan mengukur kadar sitokin pada homogenat limpa mencit. Hidrofilisitas / hidrofobisitas nanopartikel pada respon imun mukosa dan seluler juga diselidiki. Yaitu, nanopartikel hidrofobik dengan ukuran lebih besar dari 500 nm menghasilkan peningkatan kadar IgA, interleukin-2, dan interferon- yang lebih kuat dibandingkan dengan nanopartikel hidrofilik dengan ukuran lebih kecil dari 500 nm. Menurut hasil yang dijelaskan nanopartikel polimer inhalable yang disiapkan dari HBsAg menunjukkan peningkatan respon imun. Dengan kata lain, nanopartikel PLA dan PLGA aerosol dan inhalasi yang disiapkan meningkatkan respons (humoral, mukosa, dan sitokin) terhadap vaksin hepatitis B.

Diwan dkk. menyelidiki co-pengiriman oligodeoksinukleotida sintetik CpG dan antigen dalam nanosfer biodegradable sebagai pendekatan alternatif untuk imunisasi, menggunakan toksoid tetanus sebagai antigen model dan oligodeoksinukleotida (ODN) #1826 sebagai urutan model CpG. Hasil menyarankan bahwa co-pengiriman adjuvant CpG ODN dan antigen di nanospheres adalah pendekatan pengiriman yang lebih efisien untuk imunisasi daripada penggunaan antigen saja dalam keadaan dispersi. Respon imun melalui pengiriman antigen permukaan hepatitis B melalui hidung dan pengiriman kode CpG ODN dalam nanopartikel kitosan berlapis alginat juga dicapai oleh Borges et al. Nanopartikel kitosan berlapis alginat dimuat dengan hepatitis B surface antigen (HBsAg) dan diterapkan pada tikus melalui rute intranasal. Semua kelompok yang divaksinasi secara intranasal menunjukkan sekresi interferon-γ yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan tikus naif.

Poly(lactide-co-glycolide) (PLGA) nanopartikel digunakan untuk pengiriman domain imunogenik domain 4 of protective antigen (PAD4) Bacillus untuk mengatasi masalah dosis, nanotoksisitas adjuvant, dan stabilitas terbatas yang terkait dengan vaksin antraks menurut publikasi terbaru. Nanoformulasi dibuat dengan metode penguapan pelarut air/minyak/air. Sistem PAD4 menginduksi respons IgG dengan subtipe campuran IgG1 dan IgG2a, sedangkan tikus yang diimunisasi PAD4 kontrol memunculkan respons IgG yang rendah dengan subtipe IgG1 yang dominan. Sistem PAD4 juga menginduksi respon Th1 dan Th2, sedangkan PAD4 menimbulkan respon Th2 yang dominan. Keefektifan dan kemanjuran dari formulasi nano vaksin dosis tunggal ini dibandingkan dengan PAD4 rekombinan dalam memberikan respon imun protektif terhadap tantangan mematikan dengan spora Bacillus anthracis; kelangsungan hidup rata-rata tikus yang diimunisasi PAD4-NP adalah 6 hari dibandingkan dengan 1 hari untuk tikus yang diimunisasi PAD4.

Menurut Lima et al., tikus yang diobati dengan Mycobacterium tuberculosis yang viabel tanpa glikolipid trehalose dimycolate (TDM) pada dinding sel luar (Mycobacterium tuberculosis terdelipidasi) dengan inokulasi intraperitoneal dan intratrakeal menunjukkan perekrutan sel polimorfonuklear yang intens ke dalam rongga peritoneum dan reaksi inflamasi akut di paru-paru, masing-masing. Partikel mikrosferik PLGA biodegradable yang dimuat TDM serta partikel charcoal berlapis TDM menginduksi reaksi inflamasi. Mikrosfer disiapkan menggunakan teknik penguapan pelarut emulsi. Selain itu, tingkat tinggi interleukin-6 (IL-6), tumor necrosis factor-alpha (TNF-alpha), IL-12, IL-10, interferon-γ, dan produksi IL-4 terdeteksi di sel paru-paru, dan nitric oxide (NO) produksi tinggi dalam supernatan kultur sel lavage bronchoalveolar.

Alginate–poly(ethylenimine) (PEI) adalah bahan polimer bio-reduksi self-assembled menjadi formulasi nanogel untuk antigen loading dan pengiriman kendaraan yang secara signifikan meningkatkan respon imun humoral dan seluler yang ditimbulkan vaksin. Nanogel alginat-poli(etilenimin) diformulasikan dengan teknik interaksi elektrostatik yang terkenal dari natrium alginat bermuatan negatif dengan PEI kationik bioreduksi bercabang diikuti oleh ikatan silang disulfida untuk merumuskan nanogel bioreduksi. Nanoplatform ini memperbaiki sekresi antibodi yang diinduksi vaksin dan lisis sel tumor yang dimediasi sel T CD8+. Untuk alasan ini, vesikel polimer ini dapat berfungsi sebagai sistem ajuvan yang kuat untuk meningkatkan respons imun humoral dan seluler yang ditimbulkan oleh vaksin.

Hasegawa dkk. mengembangkan sistem kompleks yang terdiri dari pullulan hidrofobik yang mengandung kolesterol dan protein NY-ESO-1. Protein ini termasuk dalam kelas antigen kanker/testis dan telah diteliti sebagai molekul imunogenik pada pasien dengan jenis kanker yang berbeda. Dari percobaan in vitro, stimulasi sel T CD8 dan CD4 dari sel mononuklear darah perifer pada sukarelawan sehat dengan autologus sel dendritik pullulan / ESO yang mengandung kolesterol sebagai APC juga diselidiki. Hasilnya sangat menjanjikan untuk pengembangan vaksin kanker polivalen.

Saad dkk. menunjukkan kemampuan Advax adjuvant, adjuvant polisakarida baru berdasarkan delta inulin, untuk meningkatkan imunogenisitas hepatitis B surface antigens B (HBs) pada tikus dan marmut dibandingkan dengan alum adjuvant tradisional. Peningkatan respon imun dan efek perlindungan dari vaksin DNA berbasis nanochitosan yang mengkode epitop sel T Esat-6 dan FL terhadap infeksi Mycobacterium tuberculosis juga telah muncul dalam literatur. Tikus yang diimunisasi sangat meningkatkan respon sel T dan perlindungan terhadap tantangan Mycobacterium tuberculosis. Poligliserol hyperbranched multifungsi oleh "klik kimia" disintesis, dan glikopeptida MUC1 tumor terkait dikombinasikan dengan imunostimulan T-sel epitop P2 dari toksoid tetanus. Sistem polimer globular ini menunjukkan morfologi seperti dendrimer yang fleksibel, yang memungkinkan presentasi antigen yang optimal ke sistem imun dan respon imun yang kuat pada tikus dan antibodi IgG yang mengenali sel kanker payudara manusia.

Poly(ethylene glycol)-b-poly(L-lysine)-b-poly(L-leucine) (PEG-PLL-PLLeu) polipeptida self-assembled menjadi misel dengan muatan permukaan kationik yang signifikan. Polipeptida hibrida tersebut dirancang sebagai platform pengiriman vaksin. Para penulis membuktikan bahwa formulasi misel kationik polipeptida yang disiapkan secara kuat meningkatkan sekresi antibodi yang diinduksi vaksin hingga 70-90 kali lipat, yang mungkin disebabkan oleh kemampuannya dalam menginduksi jalur biologis yang berbeda dari sistem kekebalan (yaitu, pematangan sel dendritik, meningkatkan penyerapan antigen dan presentasi ke APC, mempromosikan pembentukan pusat germinal).

Zhang dkk. merumuskan strategi “easy-to-adopt” untuk meningkatkan respons imun menggunakan nanopartikel alginat yang difungsikan. Nanopartikel alginat yang difungsikan dibuat dengan cross-linking dari dua jenis alginat yang berbeda menggunakan CaCl2. Alginat yang dimodifikasi mannose digunakan untuk penargetan spesifik ke DC. Penulis juga menggunakan ovalbumin (OVA) sebagai model antigen dan mengkonjugasikannya ke molekul alginat melalui mekanisme ikatan basa Schiff yang sensitif terhadap pH. Platform pengiriman yang dijelaskan di atas dipelajari sebagai vaksin potensial untuk imunoterapi kanker karena ditemukan meningkatkan presentasi silang hibridoma sel T OVA ke B3Z in vitro. Pemberian subkutan dari nanovaksin ini juga menginduksi respon limfosit T sitotoksik yang kuat dan penghambatan paralel pertumbuhan tumor E.G7 pada tikus C57BL/6. Nanopartikel alginat yang responsif terhadap pH ini menunjukkan nilai tambah pada imunoterapi kanker karena kontrol spatiotemporal dari antigen yang tergabung. Menurut Démoulis et al., nanogel kitosan berlapis alginat memiliki kemampuan untuk mengontrol efek ligan toll-like receptor (TLR) pada sel dendritik darah. Temuan dari prosedur eksperimental menunjukkan bahwa pengaruh nanogel kitosan berlapis alginat pada endositosis DC darah manusia dari ligan TLR tampaknya merupakan elemen penyumbang utama. Pengamatan terakhir menunjukkan pentingnya menentukan sebelumnya interaksi antara platform pengiriman dan senyawa imunostimulator untuk memastikan aktivasi kekebalan yang tepat dan kombinasi yang manjur. Kelompok yang sama menyiapkan formulasi nanogel kitosan berlapis alginat untuk enkapsulasi CpG-oligodeoksinukleotida (kelas-A atau kelas-B CpG-ODNs). Hasil respon imun dari platform nanogel ini dibandingkan dengan CpG-ODNs bebas yang sama atau dengan nanogel murni. Eksperimen dilakukan pada subpopulasi DC darah babi dan manusia. Penggabungan CpG-ODN kelas-A ke dalam nanogel alginat secara signifikan mengurangi serapan CpG-ODN dan perdagangan intraseluler dalam sitosol. Sebaliknya, penggabungan CpG-ODN kelas-B meningkatkan penyerapannya dan tidak secara konsisten mempengaruhi perdagangan intraseluler ke dalam nukleus. Pemilihan sistem CpG-ODN sebagai bentuk adjuvant sangat penting dalam hal bagaimana ia akan berperilaku dengan sistem pengiriman vaksin nanopartikulat, menunjukkan pengaruh modulasi khas pada CpG-ODN.