Aplikasi nanovaksin

Read Also

Terinspirasi oleh sifat unik dari nanovaccines, seperti co-delivery antigen dan adjuvant dalam carrier yang sama, pelepasan adjuvant terkontrol, kemampuan penargetan teraktivasi, dan penargetan pasif ke kelenjar getah bening dengan diameter nanopartikel pada 20-50 nm, para peneliti telah mengembangkan nanopartikel sebagai vaksin nano untuk berbagai aplikasi, seperti imunoterapi kanker dan penyakit menular.

Ketika nanovaksin diterapkan untuk imunoterapi kanker, ada dua pendekatan utama dalam memerangi sel kanker: imunitas seluler dan imunitas humoral. Sedangkan untuk imunitas yang diperantarai sel, urutan kejadian yang dimulai dengan aktivasi APC, proses antigen, dan priming, proliferasi dan diferensiasi sel T adalah dasar untuk fungsi imun yang efektif. Gao dkk. menyiapkan seluruh sel tumor lisat (dari sel melanoma B16) memuat vaksin nano yang dimodifikasi dengan bagian mannose (untuk menargetkan sel dendritik). Lebih dari dua kali lipat peningkatan dalam pengambilan antigen dan pematangan bone marrow–derived dendritic cells (BMDCs) diamati dalam BMDC yang dikultur bersama dengan nanovaksin dibandingkan dengan kelompok kontrol (BMDC tanpa pengobatan apa pun). Selanjutnya, nanovaksin juga menunjukkan kemampuan anti-tumor yang kuat secara in vivo: ca. 35% sel melanoma target dilisiskan oleh sel T efektor pada tikus yang diimunisasi dengan nanovaksin dibandingkan dengan hanya ca. 12% pada kelompok kontrol.

Selain lisat sel tumor secara keseluruhan, peptida terkait tumor adalah salah satu sumber yang paling penting untuk antigen. Zeng dkk. mengenkapsulasi melanoma antigen peptide tyrosinase-related protein 2 (Trp2) sebagai antigen dan agonis toll-like receptor-9 (TLR-9) CpG oligodeoxynucleotides (CpG ODN) sebagai adjuvant ke dalam platform nanovaccine. Setelah optimasi formulasi, vaksin nano mereka dapat menargetkan kelenjar getah bening proksimal dan muatannya dapat secara efektif diinternalisasi ke dalam sel dendritik. Selain itu, nanovaksin secara signifikan memperluas (lebih dari dua kali dibandingkan dengan Trp2 dan CpG ODN gratis) spesifik antigen cytotoxic T lymphocytes (CTLs) dan menampilkan kemanjuran anti-tumor dalam model melanoma metastatik paru-paru (tikus C57BL/6).

Strategi biomimicking berbasis membran sel memberikan lebih banyak pilihan untuk konstruksi nanovaccines, karena membran sel kanker mengandung banyak protein spesifik tumor yang dapat digunakan sebagai antigen dalam komposisi nanovaccines. Selain itu, beberapa protein pada permukaan membran sel APC, seperti molekul kostimulatori, juga dapat berpartisipasi dalam respon imun. Secara khusus, kelompok kami menggabungkan kembali membran sel kanker (sel 4T1) dengan monofosforil lipid A dan lipid komersial untuk merumuskan liposom nanovaksin (vakosom). Pematangan BMDC yang ditingkatkan vacosome (∼75% untuk vacosom dan 13% untuk BMDC yang tidak diobati) dan kemampuan anti-tumor (∼20% viabilitas sel 4T1 yang diobati dengan vacosom) in vitro. Selain mengembangkan vaksin, kami juga mengembangkan membran sel kanker (sel MDA-MB-231) yang melapisi silikon berpori teroksidasi termal (struktur inti) yang dilapisi dengan nanovaksin dekstran asetat (struktur cangkang). Setelah stimulasi dengan nanovaksin kami, immortal cell lines dan peripheral blood monocytes (PBMCs) mengekspresikan sinyal kostimulatori (CD80 dan CD86). Selain itu, nanovaksin meningkatkan sekresi interferon (IFN)-γ di PBMC dan tidak menginduksi sekresi IL-4, yang selanjutnya mendorong polarisasi sel T baru menuju respons yang dimediasi sel Th1. Selain itu, kami juga mengamati penghambatan perkembangan tumor melanoma pada tikus yang diimunisasi dua kali dengan formulasi nanovaksin lengkap dalam penyelidikan kami lebih lanjut. Selain itu, beberapa peneliti juga mencoba menggabungkan sel hidup dan mendapatkan membran sel hibrida. Misalnya, Ma et al. menggabungkan BMDC (diaktifkan oleh lipopolisakarida, LPS) dengan sel kanker (sel MC38). Dengan cara ini, seluruh antigen terkait tumor dan molekul kostimulatori, seperti CD80 dan CD86, dan major histocompatibility complex (MHC) II dapat hadir dalam sel fusi yang sama. Para penulis mengisolasi dan memurnikan membran sel yang menyatu dan melapisi nanopartikel PLGA dengan membran sel ini (dinamai sebagai DMNP dalam artikel ini). Akibatnya, mereka menemukan bahwa membran sel yang menyatu meningkatkan akumulasi DMNP di limpa dan kelenjar getah bening dan selanjutnya memunculkan respons sel T. Akhirnya, DMNP juga menunjukkan kemanjuran potensial dalam pencegahan kanker dan dalam menghambat regresi kanker.

Selain peleburan sel hidup untuk mendapatkan membran sel hibrid, Yao et al. berusaha untuk merekayasa sel kanker untuk mengekspresikan sel penanda kostimulator B16-CD80/Ovalbumin (OVA) dengan transduksi, dan kemudian mengisolasi membran sel rekayasa. Selanjutnya, mereka menyiapkan nanopartikel PLGA yang dilapisi dengan membran sel rekayasa sebagai artificial antigen-presenting cells (aAPCs). Akibatnya, respons imun spesifik antigen tumor dan priming sel T diamati pada model profilaksis dan terapeutik (tikus C57BL / 6 yang ditantang dengan sel B16-OVA).

Mempertimbangkan keamanan dan produksinya yang sederhana, nanovaksin genetik, seperti nanovaccines messenger RNA (mRNA) dan deoxyribonucleic acid (DNA), telah banyak diteliti dalam pengobatan kanker. Misalnya, Rein dkk. menyiapkan sistem nanovaksin yang mengandung mRNA penyandi antigen yang dimodifikasi nukleosida (pengkode antigen tumor), antigen glikolipid, dan -galaktosilceramida (aktivasi sel T pembunuh alami invarian, sel iNKT). Satu set luas sel efektor antitumor dipromosikan, termasuk CTL, sel iNKT, dan sel NK, sambil mengurangi penekanan kekebalan lokal di lokasi tumor. Selain itu, dengan kombinasi dengan programmed cell death protein 1/programmed death-ligand 1 (PD-1/PD-L1) vaksin nano dapat mencegah induksi energi iNKT dan mengatasi resistensi adaptif di lokasi tumor. Liu dkk. menghasilkan vaksin perangkat nano DNA dengan secara tepat merakit dua jenis adjuvant molekuler dan peptida antigen di dalam rongga bagian dalam struktur nano DNA tubular. Vaksin nano membuka lisosom di APC yang mengekspos ajuvan dan antigen untuk mengaktifkan respons imun yang kuat. Respons sel T jangka panjang spesifik antigen yang kuat diamati pada model murine tumor B16-OVA dan B16F10 setelah pengobatan dengan nanovaksin.

Sebagai hasil dari komposisi yang fleksibel, nanovaksin juga menunjukkan kemampuan potensial dalam mengendalikan penyakit menular. Misalnya, Kamal et al. menyiapkan self-assembling protein nanoparticle (SAPN)-mengandung lima CD8+ human leukocyte antigen (HLA)-A03-11 supertype-restricted epitop dari antigen yang diekspresikan selama siklus hidup Toxoplasma gondii, epitop sel T CD4+ universal Pan DR epitope (PADRE), dan flagelin sebagai perancah dan agonis TLR5, seperti yang ditunjukkan pada Gambar. Setelah imunisasi dengan protein nanovaccines, tikus transgenik HLA-A*1101 menunjukkan respon IFN-γ yang efektif dan mengaktifkan sel T CD8+ dalam melawan Toxoplasma gondii.

Gambar Cara kerja NP SAPN. SAPN adjuvanted dengan glucopyranosyl lipid adjuvant-stable emulsion (GLA-SE) memiliki peptida yang disajikan oleh molekul MHC pada sel dendritik folikel ke limfosit T.

Saat ini, masih belum ada vaksin yang disetujui oleh Food and Drug Administration (FDA) untuk Yersinia pestis. Danielle dkk. mengembangkan vaksin berbasis nanopartikel polianhidrida yang menggabungkan dinukleotida siklik dan F1-V yang dapat menginduksi perlindungan terhadap wabah pneumonia. Semua tikus yang diimunisasi dengan nanovaksin dilindungi dari tantangan mematikan Yersinia pestis dalam 14 hari pasca-imunisasi. Selain itu, setelah dosis tunggal nanovaksin, 75% tikus masih terlindungi dari tantangan bahkan setelah 182 hari imunisasi dengan tingkat tinggi serum IgG antigen spesifik, yang menunjukkan kekebalan protektif yang cepat dan berumur panjang yang disebabkan oleh imunisasi nanovaksin.

Epidemi flu musiman masih setiap tahun menyebabkan penyakit parah dan kematian di seluruh dunia. Meskipun vaksin flu musiman diperbarui setiap tahun sesuai dengan prediksi epidemi dan data pengawasan influenza, jika tidak cocok dengan strain yang beredar, vaksin tidak akan efektif. Ding dkk. menyiapkan vaksin universal berdasarkan ektodomain yang sangat terkonservasi dari protein influenza matrix protein 2 (M2e) yang selanjutnya dimasukkan ke dalam protein kapsid dari porcine circovirus type 2 (PCV2). Vaksin nano ini menginduksi respons imun spesifik M2e dan PCV2 tingkat tinggi dan melindungi tikus dari tantangan mematikan virus babi, manusia, dan influenza A.

Kesimpulannya, nanovaksin biomimetik adalah formulasi vaksin yang lebih efisien karena kinetika transportasinya yang tidak biasa, profil antigen, sifat imunostimulator, dan keterampilan penargetan.