Szczepionka nanocząsteczkowa przeciwko COVID-19 – trwają prace nad jednodawkową szczepionką na koronawirusa
Nanotechnologie w pracy nad szczepionkami
W wyścigu o znalezienie szczepionki na COVID-19 zaangażowanych jest wiele firm, które w swoich badaniach oraz przy opracowywaniu potencjalnych szczepionek wykorzystują szeroką gamę podejść nanotechnologicznych. W miarę postępu pandemii prawdopodobnie będziemy świadkami dalszego rozwoju innowacji i prób opracowania szczepionki opartych w dużej mierze na nowatorskich rozwiązaniach.
Szczepionki przeciwko SARS-CoV-2 – rodzaje
Szczepionki typu nanocząsteczkowego równoważą skuteczność szczepionek na bazie wirusa z bezpieczeństwem i łatwością produkcji klasycznych szczepionek podjednostkowych, które wykorzystują białka do wywołania odpowiedzi immunologicznej.
Szczepionki mRNA, takie jak preparaty firm Pfizer i Moderna, które zostały niedawno dopuszczone do użytku są jeszcze szybsze w produkcji niż szczepionki nanocząsteczkowe, ale są drogie w produkcji i mogą wymagać wielu dawek.
Szczepionka nanocząsteczkowa opracowywana na Uniwersytecie Stanforda
„Szczepionki są jednym z najgłębszych osiągnięć badań biomedycznych. Są niezwykle opłacalnym sposobem ochrony przed chorobami i ratowania ludzkiego życia” – mówi biochemik Peter S. Kim.
Dotychczas zespół badawczy z Uniwersytetu Stanforda skupiał się na opracowaniu szczepionek przeciwko HIV, wirusowi Ebola i pandemicznej grypie. W związku z panującą pandemią koronawirusa rozpoczęli prace nad szczepionką przeciwko COVID-19. Naukowcy skonstruowali i przetestowali swój preparat, mają nadzieję, że będzie mógł być przechowywany w temperaturze pokojowej. Sprawdzają także czy mógłby przybrać postać liofilizowanego proszku. Ze szczegółami ich pracy można zapoznać się w artykule opublikowanym w „ACS Central Science”.
Naukowcy w przyszłości chcieliby podjąć próbę stworzenia uniwersalnej szczepionki, która uodparnia nie tylko przeciwko SARS-CoV-2, ale również innym znanym już wirusem SARS-CoV-1, MERS oraz potencjalnymi nowymi zagrożeniami ze strony koronawirusów.
Jak wyglądała praca nad szczepionką?
Najpierw naukowcy usunęli fragment białka kolca wirusa SARS-CoV-2, a następnie połączyli skrócony kolec z nanocząsteczkami ferrytyny.
We współpracy z naukowcami z SLAC National Accelerator Laboratory wykonali trójwymiarowy obraz nanocząstek ferrytyny w kolcu, aby potwierdzić, że mają one odpowiednią strukturę. Wykorzystali do tego mikroskopię krioelektronową,
Następnie biochemicy porównali nanocząstki o skróconych kolcach z czterema innymi potencjalnie użytecznymi wariantami: nanocząstkami z pełnymi kolcami, nanocząstkami z pełnymi kolcami i częściowymi kolcami bez nanocząstek oraz szczepionką zawierającą tylko fragment kolca, który wiąże się z komórkami podczas infekcji.
Testowanie skuteczności szczepionki
Testowanie działania szczepionek przeciwko faktycznemu wirusowi SARS-CoV-2 wymagałoby wykonania pracy w laboratorium zgodnie ze ścisłymi wytycznymi bezpieczeństwa pracy z drobnoustrojami (Biosafety Level 3, BSL-3), więc naukowcy zamiast tego postanowili zastosować bezpieczniejszy zmodyfikowany pseudo-koronawirus.
Potencjalną skuteczność każdej szczepionki analizowano poprzez monitorowanie poziomu przeciwciał neutralizujących, które działają, aby zapobiec inwazji wirusa na komórkę gospodarza. Podanie pojedynczej dawki potencjalnej szczepionki zaowocowało co najmniej dwukrotnie wyższym poziomem przeciwciał neutralizujących niż w przypadku tych, obserwowanych u osób, które przeszły COVID-19. Po podaniu pierwszej i drugiej dawki szczepionki z nanocząsteczkami i skróconymi kolcami myszom, zwierzęta miały najwyższe poziomy przeciwciał neutralizujących.
