חלקיק מסירה חדש שפותח ב-MIT יכול להפוך את חיסוני ה-mRNA ליעילים יותר ועלול להוריד את העלות לכל מנת חיסון.
במחקרים בעכברים, החוקרים הראו כי חיסון לשפעת mRNA הנמסר עם ננו-חלקיק השומנים החדש שלהם יכול ליצור את אותה תגובה חיסונית כמו mRNA הנמסר על ידי ננו-חלקיקים המיוצרים עם חומרים מאושרים על ידי ה-FDA, אך בסביבות 1/100 המינון.
אחד האתגרים עם חיסוני mRNA הוא העלות. כשחושבים על העלות של הכנת חיסון שניתן להפיץ בהרחבה, זה באמת יכול להסתכם. המטרה שלנו הייתה לנסות לייצר ננו-חלקיקים שיכולים לתת לך תגובת חיסון בטוחה ויעילה אך במינון נמוך בהרבה".
דניאל אנדרסון, פרופסור במחלקה להנדסה כימית של MIT וחבר במכון קוך של MIT לחקר סרטן אינטגרטיבי והמכון להנדסה רפואית ומדע (IMES)
בעוד החוקרים השתמשו בחלקיקים שלהם כדי לתת חיסון נגד שפעת, הם יכולים לשמש גם עבור חיסונים לקוביד-19 ומחלות זיהומיות אחרות, הם אומרים.
אנדרסון הוא המחבר הבכיר של המחקר, המופיע היום ב טבע ננוטכנולוגיה. המחברים הראשיים של המאמר הם ארנב רודרה, מדען אורח במכון קוך; אקאש גופטה, מדען מחקר ממכון קוך; וקיילן ריד, סטודנט לתואר שני ב-MIT.
משלוח יעיל
כדי להגן על חיסוני mRNA מפני פירוק בגוף לאחר ההזרקה, הם ארוזים בתוך ננו-חלקיק שומני, או LNP. כדורים שומניים אלו עוזרים ל-mRNA להיכנס לתאים כך שניתן לתרגם אותו לשבר של חלבון מפתוגן כמו שפעת או SARS-CoV-2.
במחקר החדש, צוות MIT ביקש לפתח חלקיקים שיכולים לגרום לתגובה חיסונית יעילה, אך במינון נמוך יותר מהחלקיקים המשמשים כעת למתן חיסוני mRNA Covid-19. זה לא רק יכול להפחית את העלויות לכל מנת חיסון, אלא עשוי גם לעזור להפחית את תופעות הלוואי הפוטנציאליות, אומרים החוקרים.
LNPs מורכבים בדרך כלל מחמישה אלמנטים: שומנים מייננים, כולסטרול, פוספוליפיד עוזר, שומני פוליאתילן גליקול ו-mRNA. במחקר זה התמקדו החוקרים בשומנים המייננים, אשר ממלא תפקיד מפתח בחוזק החיסון.
בהתבסס על הידע שלהם על מבנים כימיים שעשויים לשפר את יעילות האספקה, החוקרים תכננו ספרייה של שומנים מייננים חדשים. אלה הכילו מבנים מחזוריים, שיכולים לעזור לשפר את אספקת ה-mRNA, כמו גם קבוצות כימיות הנקראות אסטרים, שהחוקרים האמינו שיכולים גם לעזור לשפר את הפירוק הביולוגי.
לאחר מכן החוקרים יצרו ובחנו שילובים רבים של מבני חלקיקים אלה בעכברים כדי לראות מי יכול לספק בצורה היעילה ביותר את הגן ללוסיפרז, חלבון ביולוגי זוהר. לאחר מכן, הם לקחו את החלקיק בעל הביצועים הטובים ביותר שלהם ויצרו ספרייה של גרסאות חדשות, שאותן בדקו בסבב נוסף של הקרנה.
מהמסכים הללו, ה-LNP העליון שעלה הוא כזה שהחוקרים כינו AMG1541. מאפיין מרכזי אחד של LNPs החדשים הללו הוא שהם יעילים יותר בהתמודדות עם מחסום עיקרי עבור חלקיקי אספקה, המכונה בריחה אנדוזומלית. לאחר ש-LNPs נכנסים לתאים, הם מבודדים בתאים תאיים הנקראים אנדוזומים, מהם הם צריכים לפרוץ כדי לספק את ה-mRNA שלהם. החלקיקים החדשים עשו זאת בצורה יעילה יותר מאשר LNPs קיימים.
יתרון נוסף של ה-LNPs החדשים הוא שקבוצות האסטר בזנבות הופכות את החלקיקים למתכלים ברגע שהם מסרו את המטען שלהם. המשמעות היא שניתן לפנות אותם מהגוף במהירות, מה שלדעת החוקרים יכול להפחית את תופעות הלוואי מהחיסון.
חיסונים חזקים יותר
כדי להדגים את היישומים הפוטנציאליים של AMG1541 LNP, החוקרים השתמשו בו כדי לספק חיסון לשפעת mRNA בעכברים. הם השוו את היעילות של חיסון זה לחיסון נגד שפעת שנעשה עם שומנים בשם SM-102, שהוא מאושר על ידי ה-FDA והיה בשימוש על ידי Moderna בחיסון Covid-19 שלה.
עכברים שחוסנו עם החלקיקים החדשים יצרו את אותה תגובת נוגדנים כמו עכברים שחוסנו עם החלקיק SM-102, אבל רק 1/100 מהמינון היה צורך כדי ליצור תגובה זו, מצאו החוקרים.
"זה מינון נמוך כמעט פי מאה, אבל אתה מייצר את אותה כמות של נוגדנים, כך שזה יכול להוריד משמעותית את המינון. אם זה מתורגם לבני אדם, זה אמור להוריד משמעותית את העלות גם כן", אומר רודרה.
ניסויים נוספים גילו שה-LNP החדשים מסוגלים יותר להעביר את המטען שלהם לסוג קריטי של תאי חיסון הנקראים תאים מציגי אנטיגן. תאים אלה חותכים אנטיגנים זרים ומציגים אותם על פני השטח שלהם, מה שמסמן לתאי חיסון אחרים כגון תאי B ו-T להיות מופעלים כנגד אותו אנטיגן.
גם ה-LNP החדשים נוטים יותר להצטבר בבלוטות הלימפה, שם הם נתקלים בתאי חיסון רבים יותר.
שימוש בחלקיקים אלה למתן חיסוני שפעת mRNA יכול לאפשר למפתחי חיסונים להתאים טוב יותר לזני השפעת שמסתובבים בכל חורף, אומרים החוקרים. "עם חיסוני שפעת מסורתיים, הם צריכים להתחיל לייצר כמעט שנה לפני הזמן", אומר ריד. "עם mRNA, אתה יכול להתחיל לייצר אותו הרבה יותר מאוחר בעונה ולקבל ניחוש מדויק יותר מה עומדים להיות הזנים במחזור, וזה עשוי לעזור לשפר את היעילות של חיסוני שפעת."
ניתן להתאים את החלקיקים גם לחיסונים ל-Covid-19, HIV או כל מחלה זיהומית אחרת, אומרים החוקרים.
"גילינו שהם עובדים הרבה יותר טוב מכל מה שדווח עד כה. לכן, עבור כל חיסונים תוך-שריריים, אנחנו חושבים שאפשר להשתמש בפלטפורמות ה-LNP שלנו לפיתוח חיסונים למספר מחלות", אומר גופטה.
המחקר מומן על ידי Sanofi, המכונים הלאומיים לבריאות, מרכז השיש לננו-רפואה בסרטן ומענק התמיכה של מכון קוך (הליבה) מהמכון הלאומי לסרטן.
