Efikasi dan Respon Imun yang Dihasilkan oleh Nanovaksin Berbasis Nanopartikel Emas terhadap Penyakit Menular

Read Also

Perkembangan vaksin dan program imunisasi terhadap berbagai macam penyakit mulai dari infeksi hingga kanker berkembang pesat dalam beberapa dekade terakhir. Salah satu faktor terpenting yang berkontribusi terhadap pertumbuhan ini adalah kemajuan nanoteknologi. Penggunaan nanopartikel dalam pengembangan vaksin merupakan langkah penting. Salah satu langkah kunci untuk proses pengembangan vaksin adalah penggunaan sistem pembawa atau pengiriman yang optimal yang dapat mempengaruhi respons imun yang kuat. Penggunaan berbagai jenis nanopartikel dan perannya dalam mempengaruhi sistem kekebalan telah dipelajari dalam model penyakit yang berbeda. Nanocarrier dapat digunakan sebagai adjuvant dalam persiapan new-age vaccines. Ukuran, bentuk, rute pemberian, dan mekanisme penandaan antigen pada nanopartikel semuanya penting dalam hal ini. Dalam beberapa tahun terakhir, kemajuan besar telah dicapai dalam mengkarakterisasi imunogenisitas berbasis nanopartikel, imunotoksisitas, sifat penekanan kekebalan, dan imunomodulasi.

Di antara berbagai nanopartikel yang telah dicoba dan digunakan untuk keberhasilan pengembangan vaksin nano, gold nanoparticle (GNPs) patut diperhatikan. Proses sintesis kimia antigen tagging pada GNP dan formulasinya yang mudah, menjadikannya kandidat yang cocok dalam proses pembuatan vaksin nano. Nanopartikel logam seperti GNP memberikan afinitas pengikatan yang lebih tinggi, struktur elektronik khusus, eksitasi plasmon, dan energi permukaan yang besar karena rasio luas permukaan terhadap volume yang lebih tinggi. Hal ini juga memungkinkan GNPs untuk berinteraksi dengan kelompok fungsional yang berbeda atau ligan dengan afinitas tinggi. Karena sifat magnetik dan optik yang melekat, emas koloid telah digunakan dalam pengobatan berbagai penyakit dengan tingkat sitotoksisitas minimum.

GNP multifungsi telah digunakan dengan mengkonjugasikannya dengan obat antimikroba dan antibiotik yang disetujui FDA dalam banyak penelitian. GNP dilapisi dengan peptida antigenik juga telah digunakan untuk mensintesis antibodi spesifik untuk patogen. Obat berbasis GNP atau sistem pengiriman antigen lebih kompeten untuk pelepasan terkontrol ke situs target. Nanoformulasi GNP dapat digunakan dengan menandai antibodi atau molekul tertentu ke permukaannya. Hal ini memungkinkan penargetan yang efisien ke jenis sel tertentu, yang mengarah ke profil respons imun spesifik situs dan distribusi yang lebih sedikit di luar target. GNP dengan sendirinya memiliki sifat ajuvan yang sangat baik untuk meningkatkan sistem kekebalan inang. Variasi dalam ukuran, bentuk, muatan, dan fungsionalisasi permukaan semuanya penting dalam memunculkan respons imun yang bervariasi saat pemberian. Beberapa properti ini disorot pada Gambar 1.

Gambar 1. Skema representasi dari nanopartikel emas dan kemungkinan penggunaannya di bidang biomedis. Nanopartikel emas dapat ditandai dengan satu atau lebih hal tergantung pada tujuan penggunaannya, seperti pengiriman asam nukleat atau fragmen protein atau pengiriman obat dan pelepasannya yang terkontrol. Penargetan isinya ke sel-sel tubuh tertentu dilakukan dengan menggunakan GNP yang ditandai antibodi atau dengan menggunakan ligan yang melekat padanya yang menargetkan reseptor spesifik tubuh. Teknik pencitraan telah sangat dikembangkan dengan menggunakan probe optik pewarna bertanda GNP.

Salah satu perhatian utama mengenai penggunaan bahan kimia asing seperti emas dalam segala bentuk intervensi pengobatan adalah kemungkinan efek samping yang berbahaya. Namun, pemberian emas sebagai adjuvant atau dalam formulasi nanovaccine memiliki profil keamanan yang tinggi dengan sedikit efek samping. Seperti bahan nano lainnya, GNP juga memiliki batasan tertentu yang akan kita bahas nanti dalam ulasan ini. Namun, keuntungan menggunakannya untuk pengembangan new-age vaccines menunjukkan hasil yang menjanjikan dan jauh melampaui kekhawatiran.

Meskipun GNP secara luas digunakan dalam pengembangan vaksin melawan beberapa kanker, dalam ulasan ini, kami fokus pada penggunaannya dalam vaksinasi terhadap agen infeksi. Kami membahas fitur karakteristik nanopartikel emas yang membuatnya menguntungkan untuk digunakan dalam pengembangan vaksin, termasuk bentuk, ukuran, dan respons imun yang dihasilkan (Gambar 2). Kami secara khusus menguraikan di bagian terpisah tentang penggunaan nanovaksin emas dalam berbagai jenis sel kekebalan dan infeksi: bakteri, virus, dan parasit. Kami menyoroti kemajuan yang dibuat dalam penggunaan nanopartikel emas dalam proses pengembangan vaksin.

Gambar 2. Representasi skema penggunaan GNP dalam mengembangkan vaksin nano melawan virus. (A) Subunit protein dari virus diisolasi untuk menentukan urutan peptida, yang bersifat imunogenik bagi host dan dilestarikan di berbagai galur virus. Peptida ditandai dengan GNP untuk membuat vaksin nano baru dan diuji pada model tikus. (B) Sel imun mencit dipicu saat sel dendritik mulai menyajikan peptida ke sel T helper CD4 dan sel T sitotoksik CD8. Ekspansi klon dari sel T penolong yang diaktifkan dan aktivasi sel B selanjutnya ke dalam sel plasma mengarah pada produksi antibodi khusus untuk peptida yang digunakan untuk produksi vaksin nano. Sel T sitotoksik dapat mengenali dan menyebarkan dirinya sendiri dalam membunuh sel yang terinfeksi. (C) Sitokin yang dihasilkan selama proses regulasi imun dari nanovaccine menghasilkan lingkungan kimia di mana sel imun dapat melawan patogen dan membentuk respon imun Th1 atau Th2 tergantung pada status inflamasi. Antibodi dapat mengenali urutan peptida yang ada di seluruh virus dan menetralkannya secara efektif. (D) Sel memori B dan T yang terbentuk selama proses vaksinasi ini dapat menyimpan informasi peptida yang digunakan selama proses tersebut dan hidup lama setelahnya. Mereka diperlengkapi untuk memulai respon imun langsung terhadap tantangan virus yang sama di masa depan dan dengan demikian dapat menghilangkannya sebelum mereka dapat menyebabkan kerusakan besar pada host.