Szczepionka przeciwko malarii: badanie myszy ujawnia, że ​​naukowcy są bliżej niż kiedykolwiek

Czy można wyeliminować malarię?

Jest to pytanie, z którym zmagało się wielu badaczy i zaproponowano wiele pomysłów. Powodem, dla którego malaria przyciągnęła tak wiele uwagi, jest to, że jest to jedna z najbardziej śmiertelnych chorób, zarażających 200 milionów ludzi i zabijających ponad 500 000 rocznie, przy czym niemowlęta w Afryce cierpią na większość ofiar śmiertelnych.

Choroba stanowi ogromne obciążenie dla ludzkości, niszcząc gospodarki i rozwój społeczny. Według Centers for Disease Control and Prevention, leczenie malarii kosztuje Afrykę prawie 12 miliardów dolarów rocznie. Raporty wykazały, że rocznie w Stanach Zjednoczonych diagnozuje się prawie 1700 przypadków, zwykle u osób, które niedawno podróżowały do ​​regionów Azji i Afryki, gdzie choroba jest endemiczna.

Zobacz także: Psy wąchające malarię mogą być kluczem do wczesnej detekcji ratującej życie

Od kilkudziesięciu lat naukowcy pracują nad nowatorskim pomysłem zwanym „szczepionką blokującą transmisję”. Szczepionka ta różni się od tradycyjnych szczepionek, które chronią biorcę przed chorobą. W tym przypadku szczepionka blokuje przenoszenie pasożyta, który powoduje malarię z zainfekowanego ludzkiego gospodarza na komary.

Gdy człowiek otrzymuje taką szczepionkę, we krwi wytwarzane są specyficzne przeciwciała. Gdy komar gryzie i pobiera krew zakażonego człowieka, zarówno pasożyt, jak i przeciwciało są pobierane do żołądka komara. Wewnątrz komara przeciwciało przyłącza się do pasożyta i hamuje jego rozwój. Zapobiega to przenoszeniu choroby przez komara na inną osobę.

Koncepcja jest odważna, ale nie została jeszcze przetestowana w próbach na dużą skalę.

Liposomy: nośnik szczepionki

Szczepionka działa poprzez pokazanie ciału drobnoustroju wywołującego chorobę. Sama część nie powoduje choroby, ale daje ciału podgląd najeźdźcy, aby mógł przygotować przeciwciała, które oznaczą mikrob i oznaczą go do zniszczenia.

Aby opracować silną szczepionkę, która wywołuje silną odpowiedź przeciwciał, wybór białka z organizmu wywołującego chorobę jest krytyczny. Naukowcy skupiają się na konkretnych białkach, które wytwarzają mikroby, aby stymulować szczepionkę. W naszej pracy wybraliśmy dobrze zbadane białko zwane Pfs25, które znajduje się na powierzchni pasożyta malarii.

Pasożyt wyświetla to białko na swojej powierzchni, gdy rozwija się w jelicie środkowym komara. Pfs25 jako białko docelowe dla szczepionki blokującej transmisję zostało przetestowane klinicznie w badaniach fazy I; jednak postęp został ograniczony. To dlatego, że samo białko Pfs25 wyzwala tylko słabą produkcję specyficznych przeciwciał.

W innych podejściach naukowcy podjęli kroki w celu genetycznego zmodyfikowania zmodyfikowanego i silniejszego Pfs25 do innych badań klinicznych. Ogólnie rzecz biorąc, takie podejścia są obiecujące, ale istnieje potencjalne ryzyko, że docelowe białko nie naśladuje dokładnie naturalnego białka pasożyta.

Wierzymy, że nowy typ szczepionki, który zawiera liposomy, może być obiecującym kandydatem na adiuwant szczepionkowy blokujący transmisję. Adiuwant to kolejny składnik szczepionki, który wzmacnia odpowiedź immunologiczną. Liposomy są pustymi kulkami wykonanymi z cząsteczek tłuszczu.

Zaletą liposomów w porównaniu z samym tylko białkiem Pfs25 jest to, że mogą one pomóc dostarczyć więcej białka pasożytniczego komórkom odpornościowym. Komórki te pobierają szczepionki liposomalne i wywołują wytwarzanie większej liczby przeciwciał, które następnie celują w pasożyta w celu zniszczenia i blokowania choroby.

Zespół Jonathana Lovella opracował liposom jako szczepionkę do walki z malarią. W 2015 r. Zespół dr Lovella odkrył, jak zakotwiczyć białka w liposomie, dołączając je do łańcucha aminokwasów zwanego znacznikiem histydynowym. Znacznik działa jak kotwica, która łączy białko z liposomem.

Dodanie cząsteczki zawierającej kobalt o strukturze podobnej do witaminy B12 sprawiło, że struktura liposom-białko była stabilna.

Eliminowanie rozprzestrzeniania się malarii

Laboratorium Lovell opracowało szczepionkę opartą na kobalcie i liposomach, która wyświetla białka pasożyta na jego powierzchni.

Wykonanie tej szczepionki jest proste. Gdy mamy już liposomy kobaltu i cząsteczki Pfs25-histydyny, po prostu mieszamy te części razem, a struktury tworzą się spontanicznie. Gdy ten liposom Pfs25 jest wstrzykiwany myszom, wyzwala duże ilości przeciwciał.

Przeciwciała u myszy blokowały rozwój pasożytów w jelicie komara. Spodziewamy się więc, że gdy niezakażony komar gryzie osobę zakażoną pasożytem malarii, krew, którą zasysa, będzie nosiła pasożyta i ludzkie przeciwciała, które zapobiegną namnażaniu się pasożyta w jelicie owada.

Kiedy testowaliśmy tę szczepionkę u myszy, zwierzęta kontynuowały wytwarzanie przeciwciał przez ponad 250 dni. Te przeciwciała wytwarzane w tym okresie zapobiegały rozwojowi pasożyta malarii w tym okresie.

Poruszanie się do przodu

Inną cenną cechą liposomu kobaltu jest to, że możemy dołączyć różne białka z różnych stadiów rozwoju pasożyta, aby stworzyć cząstkę, która wyzwala produkcję wielu rodzajów przeciwciał - z których każda ma na celu unikalną część pasożyta. Nasze wyniki wykazały, że pięć różnych białek malarii może być przyłączonych do powierzchni liposomów.

Zobacz także: Naukowcy odkrywają, w jaki sposób pasożyty malaryczne stały się odporne na leki

Przeciwciała od myszy immunizowanych liposomami niosącymi wiele białek rozpoznały wiele etapów rozwoju pasożyta. Wyniki wydają się obiecujące. W przyszłości planujemy zbadać bezpieczeństwo tej szczepionki i sprawdzić, czy będzie ona działać dla różnych gatunków malarii.

Naszym następnym krokiem jest przetestowanie naszej szczepionki u innych zwierząt. Ostatecznie celem jest przełożenie tej technologii na badania kliniczne u ludzi i ocena, czy technologia liposomowa i strategia szczepionki blokującej transmisję są skutecznym narzędziem zapobiegania rozprzestrzenianiu się malarii.

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w The Conversation przez Wei-Chiao Huanga i Jonathana Lovella. Przeczytaj oryginalny artykuł tutaj.