Ett nytt nanopartikelvaccin utvecklat av MIT -forskare kan hjälpa ansträngningar att utrota polio världen över. Vaccinet, som ger flera doser på bara en injektion, kan göra det lättare att immunisera barn i avlägsna regioner i Pakistan och andra länder där sjukdomen fortfarande finns.

Medan antalet rapporterade fall av polio sjönk med 99 procent världen över mellan 1988 och 2013, enligt Centers for Disease Control, sjukdomen har inte helt utrotats, delvis på grund av svårigheten att nå barn i avlägsna områden för att ge dem två till fyra poliovaccininjektioner som krävs för att bygga upp immunitet.

"Att ha ett engångsvaccin som kan ge fullt skydd kan vara mycket värdefullt för att kunna utrota, "säger Ana Jaklenec, en forskare vid MIT:s Koch Institute for Integrative Cancer Research och en av tidningens författare.

Robert Langer, David H. Koch Institute Professor vid MIT, är också en författare till studien, som visas i Förfaranden från National Academy of Sciences veckan den 21 maj Stephany Tzeng, en tidigare MIT postdoc som nu är forskningsassistent vid Johns Hopkins University School of Medicine, är tidningens huvudförfattare.

"Vi är mycket glada över tillvägagångssätten och resultaten i detta dokument, vilket jag hoppas kommer att leda till bättre vacciner för patienter runt om i världen, "? Säger Langer.

Global utrotning

Det finns inga läkemedel mot poliovirus, och i cirka 1 procent av fallen, det kommer in i nervsystemet, där det kan orsaka förlamning. Det första poliovaccinet, kallas också Salk -vaccinet, utvecklades på 1950 -talet. Detta vaccin består av en inaktiverad version av viruset, som vanligtvis ges som en serie om två till fyra injektioner, börjar vid 2 månaders ålder. 1961, ett oralt vaccin utvecklades, som ger ett visst skydd med bara en dos men är mer effektiv med två till tre doser.

Det orala vaccinet, som består av ett virus som har minskat virulens men som fortfarande är livskraftigt, har fasats ut i de flesta länder eftersom i mycket sällsynta fall det kan mutera till en virulent form och orsaka infektion. Det används fortfarande i vissa utvecklingsländer, dock, eftersom det är lättare att administrera dropparna än att nå barn för flera injektioner av Salk -vaccinet.

För att polioutrotning ska lyckas, det orala vaccinet måste fasas ut helt, för att eliminera risken för att viruset återaktiveras hos en immuniserad person. Många år sedan, Langer's lab fick finansiering från Bill and Melinda Gates Foundation för att försöka utveckla ett injicerbart vaccin som bara kan ges en gång men kan bära flera doser.

"Målet är att se till att alla globalt immuniseras, "Jaklenec säger." Barn på några av dessa svåråtkomliga platser i utvecklingsländerna tenderar inte att få hela serien som krävs för skydd. "

För att skapa ett vaccin med en injektion, MIT -teamet inkapslade det inaktiverade poliovaccinet i en biologiskt nedbrytbar polymer som kallas PLGA. Denna polymer kan utformas för att brytas ned efter en viss tid, låta forskarna kontrollera när vaccinet släpps.

"Det finns alltid lite vaccin kvar på ytan eller mycket nära partikelns yta, och så snart vi stoppar den i kroppen, allt som finns på ytan kan bara sprida sig. Det är den första utbrottet, "Säger Tzeng." Sedan sitter partiklarna på injektionsstället och med tiden, när polymeren bryts ned, de släpper ut vaccinet i skurar vid bestämda tidpunkter, baserat på polymerens nedbrytningshastighet. "

Forskarna var tvungna att övervinna ett stort hinder som har hindrat tidigare ansträngningar att använda PLGA för poliovaccinleverans:Polymeren bryts ner till biprodukter som kallas glykolsyra och mjölksyra, och dessa syror kan skada viruset så att det inte längre provocerar rätt typ av antikroppssvar.

För att förhindra att detta händer, MIT -teamet tillsatte positivt laddade polymerer till sina partiklar. Dessa polymerer fungerar som "protonsvampar, "suger upp extra protoner och gör miljön mindre sur, så att viruset förblir stabilt i kroppen.

Lyckad immunisering

I PNAS studie, forskarna designade partiklar som skulle leverera ett första skur vid injektionstillfället, följt av en andra utgåva cirka 25 dagar senare. De injicerade partiklarna i råttor, skickade sedan blodprov från de immuniserade råttorna till Centers for Disease Control för testning. Dessa studier avslöjade att blodproverna från råttor som immuniserats med vaccinet med en injektionspartikel hade ett antikroppssvar mot poliovirus lika starkt som, eller starkare än, antikroppar från råttor som fick två injektioner av Salk polio -vaccin.

För att leverera mer än två doser, forskarna säger att de kan designa partiklar som släpper ut vaccin vid injektion och en månad senare, och blanda dem med partiklar som släpps vid injektion och två månader senare, resulterar i tre övergripande doser, varannan månad. The polymers that the researchers used in the vaccines are already FDA-approved for use in humans, so they hope to soon be able to test the vaccines in clinical trials.

The researchers are also working on applying this approach to create stable, single-injection vaccines for other viruses such as Ebola and HIV.