Ilmuwan MIT dan Ragon Institute menciptakan vaksin berbasis DNA yang menghasilkan respons antibodi yang kuat terhadap SARS-CoV-2. Pendekatan ini, yang memfokuskan respon imun pada antigen target, dapat merevolusi pengembangan vaksin untuk berbagai virus yang menantang. Kredit: SciTechDaily.com
Menggunakan sebuah DNAberbasis perancah yang membawa protein virus, para peneliti menciptakan vaksin yang memicu respons antibodi yang kuat terhadapnya SARS-CoV-2.
Menggunakan sebuah virus-seperti partikel pengantar yang terbuat dari DNA, peneliti dari DENGAN dan Ragon Institute of MGH, MIT, dan Harvard telah menciptakan vaksin yang dapat memicu respons antibodi yang kuat terhadap SARS-CoV-2.
Vaksin yang telah diuji pada tikus ini terdiri dari perancah DNA yang membawa banyak salinan antigen virus. Jenis vaksin ini, yang dikenal sebagai vaksin partikulat, meniru struktur virus. Sebagian besar penelitian sebelumnya mengenai vaksin partikulat mengandalkan perancah protein, namun protein yang digunakan dalam vaksin tersebut cenderung menghasilkan respons imun yang tidak perlu yang dapat mengalihkan sistem kekebalan dari targetnya.
Dalam penelitian pada tikus, para peneliti menemukan bahwa perancah DNA tidak menginduksi respons imun, sehingga memungkinkan sistem imun memfokuskan respons antibodinya pada antigen target.
“DNA, yang kami temukan dalam penelitian ini, tidak menghasilkan antibodi yang dapat mengalihkan perhatian dari protein yang diinginkan,” kata Mark Bathe, seorang profesor teknik biologi di MIT. “Apa yang dapat Anda bayangkan adalah sel B dan sistem kekebalan Anda dilatih sepenuhnya oleh antigen target tersebut, dan itulah yang Anda inginkan – agar sistem kekebalan Anda terfokus pada antigen yang diinginkan.”
Pendekatan ini, yang sangat merangsang sel B (sel yang memproduksi antibodi), dapat mempermudah pengembangan vaksin terhadap virus yang sulit ditargetkan, termasuk HIV dan influenza, serta SARS-CoV-2, kata para peneliti. Berbeda dengan sel T yang distimulasi oleh jenis vaksin lain, sel B ini dapat bertahan selama beberapa dekade dan menawarkan perlindungan jangka panjang.
“Kami tertarik untuk mengeksplorasi apakah kami dapat mengajarkan sistem kekebalan untuk memberikan tingkat kekebalan yang lebih tinggi terhadap patogen yang menolak pendekatan vaksin konvensional, seperti flu, HIV, dan SARS-CoV-2,” kata Daniel Lingwood, seorang profesor di Harvard Sekolah Kedokteran dan peneliti utama di Ragon Institute. “Gagasan untuk memisahkan respons terhadap antigen target dari platform itu sendiri adalah sebuah trik imunologi yang berpotensi kuat yang kini dapat diterapkan untuk membantu keputusan penargetan imunologis tersebut bergerak ke arah yang lebih fokus.”
Bathe, Lingwood, dan Aaron Schmidt, seorang profesor di Harvard Medical School dan peneliti utama di Ragon Institute, adalah penulis senior makalah ini, yang muncul hari ini (30 Januari) di jurnal Komunikasi Alam. Penulis utama makalah ini adalah Eike-Christian Wamhoff, mantan postdoc MIT; Larance Ronsard, pascadoktoral dari Ragon Institute; Jared Feldman, mantan mahasiswa pascasarjana Universitas Harvard; Grant Knappe, seorang mahasiswa pascasarjana MIT; dan Blake Hauser, mantan mahasiswa pascasarjana Harvard.
Meniru Virus
Vaksin partikulat biasanya terdiri dari nanopartikel protein, yang strukturnya mirip dengan virus, dan dapat membawa banyak salinan antigen virus. Kepadatan antigen yang tinggi ini dapat menghasilkan respons imun yang lebih kuat dibandingkan vaksin tradisional karena tubuh menganggapnya mirip dengan virus sebenarnya. Vaksin partikulat telah dikembangkan untuk sejumlah patogen, termasuk hepatitis B dan human papillomavirus, dan vaksin partikulat untuk SARS-CoV-2 telah disetujui untuk digunakan di Korea Selatan.
Vaksin-vaksin ini sangat baik dalam mengaktifkan sel B, yang menghasilkan antibodi spesifik terhadap antigen vaksin.
“Vaksin partikulat sangat menarik bagi banyak orang di bidang imunologi karena vaksin ini memberi Anda kekebalan humoral yang kuat, yaitu kekebalan berbasis antibodi, yang dibedakan dari kekebalan berbasis sel T yang tampaknya diperoleh lebih kuat oleh vaksin mRNA,” kata Bathe. .
Namun, kelemahan potensial dari vaksin jenis ini adalah bahwa protein yang digunakan untuk perancah sering kali merangsang tubuh untuk memproduksi antibodi yang menargetkan perancah tersebut. Hal ini dapat mengganggu sistem kekebalan tubuh dan mencegahnya memberikan respons sekuat yang diharapkan, kata Bathe.
“Untuk menetralisir virus SARS-CoV-2, diperlukan vaksin yang menghasilkan antibodi terhadap bagian domain pengikat reseptor dari protein lonjakan virus,” katanya. “Saat Anda menampilkannya pada partikel berbasis protein, yang terjadi adalah sistem kekebalan Anda tidak hanya mengenali protein domain pengikat reseptor tersebut, namun semua protein lain yang tidak relevan dengan respons imun yang ingin Anda peroleh.”
Potensi kelemahan lainnya adalah jika orang yang sama menerima lebih dari satu vaksin yang dibawa oleh perancah protein yang sama, misalnya SARS-CoV-2 dan kemudian influenza, sistem kekebalan mereka kemungkinan akan langsung merespons perancah protein tersebut, karena sudah siap. untuk bereaksi terhadapnya. Hal ini dapat melemahkan respon imun terhadap antigen yang dibawa oleh vaksin kedua.
“Jika Anda ingin menerapkan partikel berbasis protein tersebut untuk mengimunisasi virus lain seperti influenza, maka sistem kekebalan Anda dapat bergantung pada perancah protein yang mendasarinya yang sudah terlihat dan mengembangkan respons imun terhadapnya,” kata Bathe. “Hal ini secara hipotetis dapat mengurangi kualitas respons antibodi Anda terhadap antigen yang sebenarnya diinginkan.”
Sebagai alternatif, laboratorium Bathe telah mengembangkan perancah yang dibuat menggunakan origami DNA, sebuah metode yang menawarkan kontrol tepat atas struktur DNA sintetis dan memungkinkan peneliti untuk menempelkan berbagai molekul, seperti antigen virus, di lokasi tertentu.
Dalam sebuah penelitian pada tahun 2020, Bathe dan Darrell Irvine, seorang profesor teknik biologi serta ilmu dan teknik material di MIT, menunjukkan bahwa perancah DNA yang membawa 30 salinan antigen HIV dapat menghasilkan respons antibodi yang kuat pada sel B yang tumbuh di laboratorium. Jenis struktur ini optimal untuk mengaktifkan sel B karena sangat mirip dengan struktur virus berukuran nano, yang menampilkan banyak salinan protein virus di permukaannya.
“Pendekatan ini dibangun berdasarkan prinsip dasar dalam pengenalan antigen sel B, yaitu jika Anda memiliki tampilan antigen yang tersusun, hal itu akan mendorong respons sel B dan memberikan kuantitas dan kualitas keluaran antibodi yang lebih baik,” kata Lingwood.
“Secara Imunologis Diam”
Dalam studi baru tersebut, para peneliti menukar antigen yang terdiri dari protein pengikat reseptor dari protein lonjakan dari strain asli SARS-CoV-2. Ketika mereka memberikan vaksin kepada tikus, mereka menemukan bahwa tikus tersebut menghasilkan antibodi tingkat tinggi terhadap protein lonjakan tetapi tidak menghasilkan antibodi apa pun terhadap perancah DNA.
Sebaliknya, vaksin berdasarkan protein perancah yang disebut feritin, dilapisi dengan antigen SARS-CoV-2, menghasilkan banyak antibodi terhadap feritin serta SARS-CoV-2.
“Nanopartikel DNA itu sendiri secara imunogenik tidak bersuara,” kata Lingwood. “Jika Anda menggunakan platform berbasis protein, Anda mendapatkan respons antibodi dengan titer yang sama tinggi terhadap platform dan antigen yang diinginkan, dan hal ini dapat mempersulit penggunaan platform tersebut secara berulang karena Anda akan mengembangkan memori imun dengan afinitas tinggi terhadap platform tersebut.”
Mengurangi dampak yang tidak sesuai target ini juga dapat membantu para ilmuwan mencapai tujuan mengembangkan vaksin yang dapat menginduksi antibodi penetralisir secara luas terhadap varian SARS-CoV-2 apa pun, atau bahkan terhadap semua sarbecovirus, subgenus virus yang mencakup SARS-CoV-2. serta virus penyebab SARS dan MERS.
Untuk mencapai tujuan tersebut, para peneliti kini mengeksplorasi apakah perancah DNA dengan banyak antigen virus berbeda yang melekat dapat menginduksi antibodi penetralisir secara luas terhadap SARS-CoV-2 dan virus terkait.
Referensi: “Meningkatkan respons antibodi melalui tampilan antigen multivalen pada perancah origami DNA yang tidak bergantung pada timus” 30 Januari 2024, Komunikasi Alam.
DOI: 10.1038/s41467-024-44869-0
Penelitian ini terutama didanai oleh Institut Kesehatan NasionalNational Science Foundation, dan program Fast Grants.
RisalahPos.com Network
Related posts
# PARTNERSHIP
