Skip to main content

New generation of carbohydrate-based vaccines via rational understanding of their immunological mechanism

Article Category

Article available in the folowing languages:

Nowa platforma do opracowywania skutecznych szczepionek przeciwko bakteriom

Szczepienia miały ogromny wpływ na zdrowie ludzi na całym świecie, skutecznie zapobiegając, a nawet eliminując wyniszczające choroby zakaźne. W ramach projektu NEWCARBOVAX stworzono nowe podejście do racjonalnego opracowywania wysoce immunogennych szczepionek, które wywołują silną reakcję immunologiczną.

Zdrowie

Szczepionki sacharydowe skoniugowane składają się z antygenu polisacharydowego (węglowodanowego) związanego kowalencyjnie z nośnikiem białkowym. Prowadzone na przestrzeni ostatnich 30 lat badania wykazały, że szczepionki sacharydowe skoniugowane są najbezpieczniejsze i najskuteczniejsze, ponieważ mogą zapewnić długotrwałą produkcję przeciwciał nawet u dzieci poniżej 2. roku życia. Dzieje się tak, ponieważ nośnik białkowy jest prezentowany i rozpoznawany przez limfocyty T, które w przeciwnym razie nie reagowałyby na niezależne od limfocytów T antygeny polisacharydowe.

Optymalizacja produkcji szczepionki sacharydowej skoniugowanej

W większości przypadków procesy koniugacji szczepionek ustalono w sposób empiryczny, co prowadzi do nieefektywnej prezentacji antygenu i mniejszej skuteczności szczepionki. Aby rozwiązać ten problem, w ramach projektu NEWCARBOVAX opracowano platformę do syntezy kolejnej generacji szczepionek sacharydowych skoniugowanych. Badania zostały podjęte przy wsparciu z działania „Maria Skłodowska-Curie” (MSC) i opierały się na wynikach badań przeprowadzonych w laboratorium prof. Kaspera na uczelni Harvard Medical School dotyczących mechanizmu nabycia odporności wskutek szczepienia. Zgodnie z tymi ustaleniami prezentacja węglowodanów limfocytom T przez komórki prezentujące antygen może silnie wzmacniać odpowiedź przeciwciał. Węglowodan należy połączyć w tym celu z peptydami, które zakotwiczają koniugat za pomocą cząsteczek MHC klasy II, stokrotnie zwiększając immunogenność szczepionki. „W oparciu o to lepsze zrozumienie podstawowych mechanizmów immunologicznych naszym celem było opracowanie nowej platformy translacyjnej do tworzenia zoptymalizowanych i opłacalnych szczepionek na bazie węglowodanów” – mówi stypendysta MSC, Giuseppe Stefanetti. W roli modelu naukowcy użyli polisacharydu kapsułkowego z paciorkowca grupy B typu III i przetestowali różne długości łańcuchów sacharydowych, różne nośniki peptydowe i miejsca koniugacji. Przeanalizowali oni również innowacyjne strategie chemiczne w zakresie wiązania polisacharydów z peptydami oraz przetestowali immunogenność powstałych struktur w modelach zwierzęcych. Wyniki wykazały, że miejsce koniugacji nośnika peptydowego z węglowodanem miało istotny wpływ na stężenie lub miano przeciwciał, indukowane przez szczepionkę skoniugowaną, a także na nadanie odporności na kolejne narażenie na kontakt z bakteriami.

Opracowywanie nowych szczepionek

Przy użyciu platformy NEWCARBOVAX naukowcy opracowali szczepionkę sacharydową skoniugowaną, która po raz pierwszy jest w stanie ochronić przed narażeniem na donosowy kontakt z Francisella tularensis, jednym z najbardziej patogennych rodzajów bakterii. Naukowcy połączyli polisacharyd O bakterii z zoptymalizowanym peptydem i zaobserwowali znaczny stopień ochrony. Co ciekawe, szczepionki nowej generacji indukowały niskie miana wysoce skutecznych przeciwciał. Fakt ten przypisano różnym mechanizmom prezentacji limfocytom T, które zależą od struktury zastosowanego polisacharydu.

Zalety platformy szczepionkowej NEWCARBOVAX i jej perspektywy na przyszłość.

Poza poprawą skuteczności nowo opracowane szczepionki indukują ochronę przed wewnątrzkomórkowymi patogenami bakteryjnymi, klasą drobnoustrojów, które zwykle trudno jest wyleczyć standardowymi szczepionkami sacharydowymi skoniugowanymi. „Co ważne, metoda opracowana w ramach projektu NEWCARBOVAX pozwala na wytworzenie dobrze scharakteryzowanego produktu farmaceutycznego, tym samym ułatwiając badanie relacji struktura–aktywność”, podkreśla beneficjent projektu, Luigi Lay. Wyniki projektu będą stanowić podstawę do racjonalnego opracowywania nowej generacji szczepionek przeciwko praktycznie każdemu gatunkowi bakterii. Co więcej przyszłością leczenia nowo powstałych chorób zakaźnych może stać się indukowanie przeciwciał o dużym powinowactwie, a platforma NEWCARBOVAX może stanowić punkt wyjścia do ich wytwarzania. „W celu otrzymania szczepionek o wysokim stopniu skuteczności konieczne są dalsze badania nad wzajemnym oddziaływaniem wysoce funkcjonalnych przeciwciał i docelowego antygenu”, stwierdza Stefanetti.

Słowa kluczowe

NEWCARBOVAX, szczepionka sacharydowa skoniugowana, polisacharyd, peptyd

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania