I årtionden, forskare har försökt utveckla ett vaccin som förhindrar myggor från att sprida malaria bland människor.

Detta unika tillvägagångssätt – där immuniserade människor överför anti-malariaproteiner till myggor när de blir bitna – kallas ett transmissionsblockerande vaccin (TBV). Några malaria-TBV har visat lovande men de har inte testats i stor omfattning på grund av oönskade biverkningar eller begränsad effektivitet.

Det kan ändras.

Ett framsteg inom biotekniken rapporterades i måndags, 8 oktober, i journalen Naturens nanoteknik beskriver hur ett universitet i Buffalo-ledda forskarlag har utarbetat ett enkelt sätt att öka effekten av malaria-TBV.

Om det lyckas, det kan bidra till att minska spridningen av sjukdomen, som dödar mer än 400, 000 personer årligen, mestadels små barn i Afrika söder om Sahara.

"Malaria är ett enormt globalt problem. Detta tillvägagångssätt – med hjälp av ett överföringsblockerande vaccin – kan vara en del av en uppsättning verktyg som vi använder för att ta itu med sjukdomen, " säger studiens huvudförfattare, Jonathan Lovell, PhD, docent i biomedicinsk teknik, ett gemensamt program för UB:s School of Engineering and Applied Sciences och Jacobs School of Medicine and Biomedical Sciences vid UB.

Medförfattare inkluderar forskare från Walter Reed Army Institute of Research, National Institutes of Health, McGill University och PATH Malaria Vaccine Initiative.

Hur malaria sprids

Använda TBV för att bekämpa malariastammar, till viss del, från hur sjukdomen sprids. Så här fungerar det:en mygga som bär på sjukdomen biter ett barn och överför malariaparasiten till henne. Senare, en icke-infekterad mygga biter barnet, och den här gången är det tjejen som skickar parasiten till myggan. Den myggan biter senare ett nytt offer och infekterar dem med parasiten.

Utvecklingen av effektiva TBV – kombinerat med insektsnät, insekticider, antiparasitära läkemedel och andra typer av vacciner – kan hjälpa till att bryta denna onda cirkel, säger förespråkarna. Även om en TBV inte direkt skulle förhindra en immuniserad person från att bli smittad, Vaccinet skulle minska risken för att människor som bor i det samhället får malaria, förhoppningsvis till noll.

Tidigare forskning inom detta område har fokuserat på tekniker som genteknik och kemisk bindning av toxinproteiner för att öka TBV-svar. Varje strategi har potential, men de är också tid- och resurskrävande. Biotekniken som skapats av det UB-ledda forskarteamet skiljer sig i sin relativa lätthet att montera och övergripande effektivitet, säger Lovell.

Malariaparasitens livscykel omfattar många stadier. Olika malariaproteiner representerar de bästa vaccinmålantigenerna, som är proteiner som ett vaccin sätter ett immunsvar mot. För att rena dessa antigener för ett vaccin, de är ofta modifierade med en liten kedja av aminosyror som kallas en polyhistidin-tagg.

Forskargruppens upptäckt

Forskare upptäckte att antigenerna kunde blandas med nanopartiklar som innehåller små mängder kobolt-porfyrin och fosfolipid. Kobolt-porfyrin, som till sin struktur liknar vitamin B12, är ansvarig för att binda nanopartikeln till antigenerna.

Den resulterande strukturen är en nästa generations adjuvans, vilket är ett immunologiskt medel som ökar effektiviteten hos vacciner. Vaccinet verkar genom att förmå människor att göra malariaanfallande antikroppar, som sedan överförs till myggan när den biter den immuniserade människan.

I tester som involverade möss och kaniner, forskare visade att antikroppar från ett protein som kallas Pfs25 effektivt blockerade utvecklingen av malaria-orsakande parasiter inuti tarmen på myggor. Ytterligare tester parade adjuvansen med flera malariaantigener, föreslår dess löfte för att blockera spridningen av malaria i flera stadier av sjukdomen.

Forskargruppens nästa steg är att förbereda ytterligare experiment som kommer att motivera att tekniken flyttas till mänskliga försök.