Grafiskt abstrakt. Kredit:Biomaterials Advances (2022). DOI:10.1016/j.bioadv.2022.213003
Forskare från Indian Institute of Science (IISc) har utformat en ny metod för att leverera en vaccinkandidat mot tuberkulos (TB). Det innebär att man använder sfäriska vesiklar som utsöndras av bakterier belagda på guldnanopartiklar som sedan kan levereras till immunceller. Detta kan potentiellt utlösa ett immunsvar och erbjuda skydd mot sjukdomen.
Orsakad av bakterien Mycobacterium tuberculosis dödar TB över en miljon människor världen över varje år. Det enda effektiva vaccinet som för närvarande används är BCG-vaccinet. Den innehåller en försvagad form av den sjukdomsframkallande bakterien. När det injiceras i vårt blodomlopp, utlöser det produktionen av antikroppar som kan hjälpa till att bekämpa sjukdomen.
Även om BCG-vaccinet fungerar bra på barn, är det inte lika effektivt för att skydda ungdomar och vuxna. Detta fick Rachit Agarwal, biträdande professor vid Center for BioSystems Science and Engineering (BSSE), IISc, och hans grupp att utveckla en potentiell subenhetsvaccinkandidat som bara innehåller delar av den infektiösa bakterien för att stimulera ett immunsvar.
Forskare har tidigare utvecklat subenhetsvacciner baserade på bara en handfull proteiner från de sjukdomsframkallande bakterierna, men ingen av dem har varit effektiva hittills. Istället beslutade Agarwals grupp att använda yttre membranvesiklar (OMV). OMV är sfäriska membranbundna partiklar som frigörs av vissa bakterier och innehåller ett urval av proteiner och lipider som kan inducera ett immunsvar mot patogenen.
Transmissionselektronmikroskopbild av guldnanopartiklar belagda med bakteriella yttre membranvesiklar. Kredit:Edna George
"De är säkrare jämfört med en levande bakterie, och eftersom de är membranhärledda innehåller de alla typer av antigener", förklarar Agarwal, seniorförfattaren till tidningen publicerad i Biomaterials Advances . Subenhetsvacciner innehåller vanligtvis bara ett begränsat antal antigener - bakterieproteiner som kan framkalla ett immunsvar i värden. Däremot innehåller OMV en mängd olika antigener och kan inducera ett bättre immunsvar, enligt forskarna.
Mycobacterium-härledda OMV är vanligtvis instabila och finns i olika storlekar, vilket gör dem olämpliga för vaccintillämpningar. Men OMV:erna belagda på guldnanopartiklar (OMV-AuNPs) av IISc-teamet visade sig vara enhetliga i storlek och stabila. Forskarna fann också att mänskliga immunceller visade ett högre upptag av OMV-AuNP än av OMV eller guldnanopartiklar enbart.
"Att producera OMV:erna är en komplex process, och det var utmanande att skala upp det", säger Avijit Goswami, en före detta postdoktor vid BSSE och en av de första författarna till studien.
"För att syntetisera OMV-AuNP tvingas OMV och guldnanopartiklarna samman genom ett 100 nm filter. OMV:erna bryts upp i processen och kapslar in guldnanopartiklarna", förklarar Edna George, tidigare postdoktor vid BSSE, och co- första författare till studien.
I studien behandlades immunceller som odlats i labbet med OMV som härrör från Mycobacterium smegmatis, en besläktad bakterieart som inte orsakar sjukdom hos människor. I framtida studier planerar teamet att utveckla guldbelagda OMVs som härrör direkt från Mycobacterium tuberculosis och testa dem på djurmodeller för att ta resultaten framåt för kliniska tillämpningar. Sådana ansträngningar skulle kunna öppna nya vägar för utveckling av vacciner även för andra bakteriella sjukdomar. + Utforska vidare
