Pendekatan Pengiriman Nanovaccine dan Sistem Pengiriman Canggih untuk Pencegahan Infeksi Virus

Read Also

Infeksi virus dapat memiliki dampak klinis dan sosial ekonomi negatif yang substansial secara global. Baru-baru ini, pandemi COVID-19 (disebabkan oleh virus SARS-CoV-2) membawa efek klinis yang menghancurkan, dengan lebih dari 186 juta kasus terkonfirmasi secara global dan ~5 juta kematian dilaporkan oleh WHO sejauh ini. Dampak sosial ekonominya sama buruknya: diperkirakan kerugian ekonomi global mencapai £8 triliun selama 2020–21 (dengan kerugian PDB global 6,7%), dan akan mencapai £22 triliun selama 2020–25. Diperkirakan juga bahwa influenza musiman dapat menyebabkan 250.000-500.000 kematian tahunan di seluruh dunia.

Penyakit kronis yang disebabkan oleh infeksi virus bisa berdampak sama; misalnya, jumlah infeksi HIV yang diketahui sejak AIDS pertama kali didiagnosis adalah 77,5 juta, dengan total 37,7 juta kematian dan 1,5 juta infeksi baru pada tahun 2020. Contoh lain adalah hepatitis C, dimana 71 juta infeksi dilaporkan di seluruh dunia, dengan lebih dari satu dari sepuluh kasus mengakibatkan sirosis hati yang parah. Ini hanyalah beberapa contoh dari banyak, di mana peningkatan jumlah infeksi dengan berbagai virus menempatkan beban ekstrim pada sektor perawatan kesehatan secara global, mengakibatkan rawat inap pasien berisiko tinggi, berkontribusi terhadap peningkatan yang signifikan dalam pengeluaran perawatan kesehatan dan mengurangi kemampuan infrastruktur saat ini. untuk memenuhi kebutuhan klinis semua pasien.

Imunoprofilaksis melalui imunisasi massal dengan vaksin telah terbukti menjadi strategi yang berhasil untuk mengendalikan infeksi virus dan mengatasi dampak bencana pandemi. Vaksin dapat secara luas dibagi menjadi virus utuh, subunit, atau genetik. Pendekatan virus utuh seperti vaksin hidup yang dilemahkan atau tidak aktif (dimatikan) adalah teknologi tertua. Vaksin hidup yang dilemahkan, seperti vaksin influenza (semprotan hidung FluMist), varicella (cacar air), rotavirus oral, oral polio (OPV), MMR, dan vaksin Demam Kuning mengandung bentuk virus yang dilemahkan. Ini memicu respons imun tanpa menyebabkan penyakit. Atenuasi dapat dicapai dengan melewati serial pada inang asing, atau modifikasi genetik dari gen virulen. Meskipun vaksin ini menginduksi respons imun yang kuat, risiko infeksi pada individu dengan gangguan sistem imun atau potensi mutasi yang kembali ke bentuk yang lebih patogen perlu dipertimbangkan. Misalnya, kasus poliomielitis paralitik terkait vaksin karena ketidakstabilan genetik OPV Sabin telah dilaporkan, yang mengarah pada pengembangan vaksin OPV baru dengan peningkatan stabilitas untuk mengurangi pengembalian ke neurovirulensi. Reaksi imun lokal ringan di tempat inokulasi telah dilaporkan untuk beberapa vaksin hidup yang dilemahkan, meskipun reaksi merugikan yang parah jarang terjadi; misalnya, anafilaksis, yaitu, kejang demam, terjadi pada 0,001-0,03% anak-anak yang menerima vaksin MMR, dan campak yang diinduksi vaksin telah dilaporkan pada individu dengan sistem kekebalan yang parah, sedangkan vaksin demam kuning dapat menginduksi vaksin yang mungkin fatal penyakit viscerotropic terkait. Vaksin yang tidak aktif, di sisi lain, tidak bereplikasi, dan terdiri dari seluruh virus yang telah dinonaktifkan oleh panas, radiasi UV, atau fiksasi. Contohnya termasuk Salk inactivated polio vaccine (IPV), dan baru-baru ini, vaksin SARS-CoV-2 CoronaVac, yang dibuat oleh Sinovac (berlisensi di China) dan Covaxin dari Bharat Biotech, yang dilisensikan di India. Vaksin yang tidak aktif lebih aman daripada vaksin hidup yang dilemahkan, meskipun respons yang diinduksi bisa lebih lemah. Ini membutuhkan jumlah vaksin yang lebih tinggi untuk diberikan, dan seringkali dengan adjuvant. Meskipun demikian, serokonversi telah diamati pada individu yang divaksinasi dengan CoronaVac, dengan antibodi penetral yang mendukung perlindungan terhadap COVID-19.

Vaksin subunit protein terdiri dari protein rekombinan atau fragmen protein, biasanya dengan antigen yang sangat imunogenik yang menginduksi respon imun. Misalnya, human papillomavirus (HPV) terdiri dari protein kapsid HPV L1 dalam virus-like particles (VLP), yang berasal dari beberapa genotipe yang paling sering dikaitkan dengan kanker serviks. Telah disarankan bahwa kepadatan tinggi dari antigen berulang dapat menyebabkan titer antibodi penetralisir yang tinggi yang berkontribusi pada potensi luar biasa dari vaksin ini. Vaksin subunit umumnya diberikan dengan adjuvant dan tidak memiliki risiko menyebabkan penyakit. Beberapa vaksin subunit terhadap SARS-CoV-2, yang menyediakan fragmen spike atau spike rekombinan, saat ini sedang dalam pengembangan.

Pendekatan genetik vaksin DNA atau mRNA sejauh ini adalah yang paling baru. DNA virus atau mRNA yang dikirim langsung ke sel inang menginduksi produksi protein virus yang dikodekan, yang pada gilirannya mengaktifkan sistem kekebalan. Injeksi DNA terbukti memperoleh respon imun dan menawarkan perlindungan terhadap infeksi virus pada awal 1990-an, dan sejak itu telah dievaluasi terhadap penyakit virus dan nonviral dalam berbagai uji klinis. Demikian pula, berbagai platform vaksin mRNA telah dikembangkan dalam dekade terakhir; namun, kegunaannya terbatas sampai saat ini karena ketidakstabilan mRNA dan pengiriman yang tidak efisien. Urgensi yang ditimbulkan oleh pandemi COVID-19, dikombinasikan dengan kecepatan dan relatif mudahnya sintesis mRNA, memungkinkan pengembangan dan validasi vaksin mRNA yang cepat. Baik vaksin mRNA BNT162 Pfizer/BioNTech dan Moderna telah menunjukkan kemanjuran hampir 95% terhadap COVID-19. Selain biaya produksi yang rendah, vaksin mRNA juga dapat beradaptasi dengan cepat terhadap varian baru atau virus baru, menunjukkan alternatif yang menjanjikan untuk pendekatan vaksin yang lebih konvensional.

Pengembangan berbagai jenis vaksin melawan virus ini telah terbukti menantang selama bertahun-tahun, tetapi berhasil, berkat kemajuan pesat dan kemajuan terkini dalam pengembangan teknik bioteknologi yang terlibat dalam pemrosesan hulu dan hilir vaksin. Namun, masih banyak pekerjaan yang harus dilakukan untuk meningkatkan kemanjuran dan keamanan vaksin yang dikembangkan untuk mendapatkan kontrol yang lebih besar terhadap virus. Selain tantangan pengurangan dosis, efek samping, efektivitas biaya dan kapasitas produksi, pilihan bentuk sediaan dan rute pemberian merupakan faktor penting untuk dipertimbangkan ketika mengembangkan produk vaksin baru, karena ini tidak hanya akan mempengaruhi efektivitas imunisasi, tetapi juga stabilitas vaksin. frekuensi dosis, kenyamanan pasien dan logistik untuk imunisasi massal. Dalam ulasan ini, kami akan menjelaskan tantangan utama yang terkait dengan pengiriman vaksin dan keberhasilan baru-baru ini dalam mengembangkan sistem pengiriman canggih berbasis nanomaterial untuk mengatasi tantangan ini.