Sistem berbasis lipid untuk pengiriman vaksin virus asam nukleat

Read Also

Sistem berbasis lipid telah dipelajari secara intensif untuk meningkatkan pengiriman seluler vaksin asam nukleat. Karena karakteristik amfifilik lipid dengan kelompok kepala hidrofilik dan ekor hidrofobik, lipid dapat self-assemble untuk membentuk struktur nano bilayer seperti liposom. Secara khusus, lipid bermuatan positif dapat membentuk kompleks dengan asam nukleat anionik melalui interaksi muatan-muatan. Komposisi komponen lipid memberikan liposom untuk membawa kargo serbaguna.

Liposom kationik termanosilasi telah dipelajari untuk pengiriman vaksin DNA dan RNA yang mengkode antigen virus. Reseptor mannose diketahui diekspresikan secara berlebihan pada permukaan sel penyaji antigen. Mengambil keuntungan dari ekspresi berlebih reseptor mannose ini, peneliti telah memodifikasi bahan nano dengan ligan mannose. Dalam satu penelitian, turunan lipid pegilasi dari mannose digunakan untuk memodifikasi nanopartikel poli (lactic-co-glycolic acid) (PLGA) yang dilapisi membran sel kanker yang mengandung agonis toll-like receptor 7, imiquimod. Dalam studi tersebut, serapan seluler mannose yang mengandung nanopartikel oleh sel dendritik yang diturunkan dari sumsum tulang ditingkatkan dibandingkan dengan nanopartikel yang kekurangan mannose. Dalam studi lain, nanopartikel alginat yang dimodifikasi mannose digunakan untuk pengiriman ovalbumin yang ditargetkan ke sel dendritik dan penghambatan pertumbuhan tumor pada tikus. Serapan intraseluler dari ovalbumin yang dikirim nanopartikel yang dimodifikasi mannose oleh sel dendritik yang diturunkan dari sumsum tulang adalah 3 kali lipat lebih tinggi daripada yang diamati pada kelompok yang diobati dengan ovalbumin gratis.

Liposom kationik yang dimodifikasi Zwitterionic lipid (distearoyl phosphoethanolaminepolycarboxy-betaine) dirancang untuk kompleksasi elektrostatik dengan vaksin DNA HIV bermuatan negatif yang mengkode HIV-1 env. Lipid zwitterionic mannose-conjugated digunakan sebagai komponen liposom kationik. Pada tikus, pemberian intramuskular lipoplex dari mannose-modified kationik liposom yang dimuat dengan DNA encoding HIV-1 env terbukti memberikan respon imun yang lebih tinggi dibandingkan dengan yang terlihat pada kelompok lain, seperti mereka yang menerima komersial Lipofectamine 2000-complexed DNA encoding HIV- 1 env atau campuran adjuvant CpG dan DNA encoding HIV-1 env. Populasi sel T spesifik HIV dan tingkat sekresi sitokin seperti tumor necrosis factor (TNF)-α dan interferon (IFN)-γ paling tinggi pada tikus yang diobati dengan lipoplex liposom kationik yang dimodifikasi mannose dan pengkodean DNA HIV- 1 lingkungan Distribusi vaksin DNA yang diberikan ke kelenjar getah bening lebih besar pada kelompok yang diobati dengan lipoplex ini dibandingkan dengan kelompok lain. Meskipun penelitian ini menunjukkan bahwa modifikasi mannose dapat meningkatkan distribusi ke kelenjar getah bening, penelitian lebih lanjut harus meneliti bagaimana modifikasi mannose berdampak pada pelepasan endosom ke sitoplasma dan/atau menggunakan model tantangan untuk menguji efek perlindungan lipoplex terhadap infeksi HIV.

Studi lain menggunakan nanopartikel lipid kationik termanosilasi untuk mengirimkan self-amplifying RNA (saRNA) untuk vaksinasi virus influenza. SaRNA dibangun dengan menggantikan urutan RNA dari protein struktural virus dengan antigen yang diinginkan. Melalui kemampuan self-amplification-nya, saRNA dirancang untuk meningkatkan jumlah antigen yang diekspresikan dalam sel inang. Dalam studi yang dilakukan oleh Goswami dan rekan, vaksin saRNA yang mengkode hemagglutinin virus influenza dikomplekskan menjadi nanopartikel lipid kationik yang mengandung kolesterol manosilasi. Sebagai lipid kationik, 1,2-dilinoleyloxy-3-dimethylaminopropane digunakan sebagai komponen nanopartikel. Pemberian saRNA secara intramuskular dan intradermal yang dikomplekskan dengan nanopartikel lipid kationik termanosilasi terbukti memberikan titer inhibitor hemaglutinin yang lebih besar, respons sel T CD4+, dan respons sel T CD8+ dibandingkan dengan nanopartikel biasa.

Nanopartikel lipid kationik dipelajari secara komprehensif untuk pengiriman intramuskular dan intradermal virus influenza mRNA hemagglutinin dalam tiga model hewan. Setelah pemberian intramuskular atau intradermal, lipoplex dari nanopartikel lipid kationik dengan mRNA menginduksi antibodi spesifik hemaglutinin yang kuat dan respons sel T CD4+ pada tikus, kelinci, dan musang. Khususnya, penelitian ini menunjukkan bahwa lipoplex nanopartikel lipid kationik dengan mRNA hemagglutinin dapat melindungi tikus dari tantangan dengan infeksi virus influenza H1N1 homolog dan heterolog. Pada tikus yang ditantang dengan virus H1N1 heterosubtipe A/Puerto Rico/8/1934, vaksinasi dengan lipoplex ditemukan memberikan kelangsungan hidup selama 14 hari, sedangkan semua tikus yang menerima poli(C) RNA yang dikomplekskan dengan nanopartikel lipid kationik mati dalam periode ini.

Meskipun sebagian besar penelitian yang ada menilai nanocarrier untuk pengiriman DNA atau mRNA yang mengkode antigen virus, satu penelitian terbaru menyelidiki nanopartikel lipid kationik untuk pengiriman mRNA yang mengkode antibodi anti-HIV-1 penetral yang disebut VRCO1. Dalam penelitian ini, pengkodean mRNA VRCO1 digunakan untuk menggantikan pengembangan antibodi penetral monoklonal yang mahal. Lipid kationik yang dapat terionisasi, 2,2-dilinoleyl-4-dimethylaminoethyl-dioxolane, digunakan sebagai komponen nanopartikel lipid. Tikus yang disuntik secara intravena dengan 1,4 mg/kg kompleks nanopartikel lipid mRNA-kationik menunjukkan tingkat produksi antibodi VRCO1 sebesar 70µg/mL dalam plasma pada 1 hari pasca-dosis. Selain itu, dosis tunggal (1,4 mg/kg) lipoplex mRNA ditemukan untuk melindungi tikus manusia dari infeksi HIV-1.

Singkatnya, sistem berbasis lipid dapat diterapkan untuk memberikan berbagai macam vaksin asam nukleat termasuk plasmid DNA, mRNA dan saRNA. Penggunaan target ligan-derivatif lipid memungkinkan liposom digunakan untuk sistem pengiriman yang diarahkan oleh sel imun spesifik. Namun, ligan kandidat untuk menargetkan sel imun spesifik terbatas. Sulit untuk mengidentifikasi molekul ligan yang merupakan penanda eksklusif sel imun spesifik. Dengan kemajuan biologis dan imunologi sel pada penanda spesifik sel imun, sistem pengiriman yang ditargetkan akan ditingkatkan.