اخبار علمی, مطالب
ویروس های گیاهی یا باکتریایی عناصر اصلی برای نامزدهای جدید واکسن COVID-19
مهندسان نانو در دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو (University of California San Diego) کاندید های جدیدی برای واکسن COVID-19 طراحی کردهاند که می توانند گرما را تحمل کنند . اما مواد اصلی تشکیل دهنده این واکسن ها چیست؟ ویروس های گیاهی یا باکتریایی.
واکسن های جدید COVID-19 ،که نیاز به نگهداری در یخچال ندارند، هنوز در مراحل اولیه توسعه هستند. در موش ها ، واکسن ها باعث تولید آنتی بادی های خنثی کننده علیه SARS-CoV-2 شدند. اگر این واکسن ها در افراد بی خطر و موثر باشند ، می توانند تغییر بزرگی در تلاش های توزیع جهانی واکسن ، از جمله در مناطق روستایی یا جوامع فقیر منابع ایجاد کند.
نیکول استاینمتز (Nicole Steinmetz)،پروفسور نانومهندسی و مدیر مرکز مهندسی نانو-ایمنی در دانشکده مهندسی UC San Diego Jacobs ، می گوید: “چیزی که در مورد تکنولوژی واکسن ما هیجان انگیز است این است که از نظر حرارتی پایدار است ، بنابراین می تواند به راحتی به مکان هایی برسد که در آنها راه اندازی فریزرهای با درجه حرارت فوق العاده پایین یا حرکت کامیون ها با این فریزرها امکان پذیر نیست.”
جزئیات این واکسن ها در مقاله ای که 7 سپتامبر 2021در مجله انجمن شیمی آمریکا منتشر شده ، ذکر شده است.
محققان دو کاندید پیشنهادی برای واکسن COVID-19 ارائه کردند. یکی از آنها از یک ویروس گیاهی ساخته شده است که “ویروس موزاییک چشم نخود” نامیده می شود. دیگری از یک ویروس باکتریایی یا همان باکتریوفاژ به نام ” Q بتا” ساخته شده است.
هر دو واکسن با استفاده از دستور العمل های مشابه ساخته شده اند. محققان از گیاهان نخود فرنگی و باکتری E. coli برای رشد میلیون ها نسخه ویروس گیاهی و باکتریوفاژ به ترتیب در قالب نانوذرات توپی شکل استفاده کردند. محققان این نانوذرات را جمع آوری کردند و سپس قطعه کوچکی از پروتئین تاج SARS-CoV-2 را به سطح نانوذرات متصل کردند. محصولات نهایی شبیه یک ویروس عفونی هستند تا سیستم ایمنی بتواند آنها را تشخیص دهد ، اما برای حیوانات و انسان ها بیماریزا نیستند. قطعه کوچک پروتئین اسپایک کرونا متصل به سطح ، عاملی است که بدن را تحریک می کند تا در برابر ویروس کرونا واکنش ایمنی ایجاد کند.
محققان به چندین مزیت استفاده از ویروس های گیاهی و باکتریوفاژها برای ساخت واکسن های خود اشاره می کنند. با این روش برای اولین بار ، آنها می توانند واکسن کرونا را آسان و ارزان در مقیاس بزرگ تولید کنند. اشتاینمتز گفت: “رشد گیاهان نسبتاً آسان است و شامل زیرساخت هایی است که چندان پیچیده نیستند و همچنین تخمیر با استفاده از باکتری ها در حال حاضر یک فرایند ثابت در صنعت داروسازی است و انجام آن دشوار نیست.”
مزیت بزرگ دیگر این است که ویروس گیاهی و نانوذرات باکتریوفاژ در دمای بالا بسیار پایدار هستند. در نتیجه ، واکسن ها را می توان بدون نیاز به یخچال ها نگهداری و ذخیره کرد. همچنین می توان آنها را در معرض فرآیندهای ساخت که از گرما استفاده می کنند ، قرار داد. این تیم از چنین فرایندهایی برای بسته بندی واکسن های خود در ایمپلنت های پلیمری و پچهای میکرونیدل استفاده می کند. این فرایندها شامل مخلوط کردن کاندیدهای واکسن با پلیمرها و ذوب آنها در کوره در دمای نزدیک به 100 درجه سانتیگراد است. توانایی ترکیب مستقیم ویروس گیاهی و نانوذرات باکتریوفاژ با پلیمرها از ابتدا، ایجاد ایمپلنت و پچ های واکسن را آسان و ساده می کند.
هدف این است که گزینه های بیشتری برای دریافت واکسن COVID-19 و دسترسی بیشتر به آن در اختیار مردم قرار دهیم. ایمپلنت هایی که در زیر پوست تزریق می شوند و به آرامی واکسن را در طول یک ماه آزاد می کنند ، فقط یکبار باید تزریق شوند. و پچ های میکرونیدل ، که می توانند بدون درد یا ناراحتی بر روی بازو قرار گیرند ، به افراد اجازه می دهد خود واکسن را تزریق کنند.
جان پوکورسکی (Jon Pokorski)، استاد مهندسی نانو در دانشکده مهندسی UC San Diego Jacobs ، که تیم او تکنولوژی لازم برای تولید ایمپلنت ها و پج های میکرونیدل ها را توسعه دادند ، گفت: “تصور کنید اگر پچ های واکسن به صندوق های پستی افراد آسیب پذیر در سراسر جهان ارسال شود ، نه اینکه آنها خانه خود را ترک کنند و در معرض خطر قرار گیرند.”
پوکورسکی، که همچنین عضو هیئت علمی موسسه کشف و طراحی مواد دانشگاه است می افزاید: “اگر کلینیک ها بتوانند ایمپلنت یک دوزی را به کسانی که در انجام دومین تزریق خود با محدودیت مواجه هستند ، ارائه دهند ، این امر به حفاظت بیشتر از مردم کمک می کند و ما می توانیم شانس بیشتری برای جلوگیری از انتقال داشته باشیم.”.
در آزمایشات ، کاندید واکسن COVID-19 ارائه شده توسط این تیم ،از طریق ایمپلنت یا پچ های میکرونیدل یا به صورت مجموعه ای از دو تزریق معمولی به موش ها تزریق شد. هر سه روش سطح بالایی از آنتی بادی های خنثی کننده را در خون در برابر SARS-CoV-2 تولید کردند.
واکسن احتمالی پان–کروناویروس
محققان دریافتند که این آنتی بادی ها ویروس SARS را نیز خنثی میکنند. همه این ها به تکه پروتئین اسپایک کروناویروس که به سطح نانوذرات متصل شده است برمی گردد. یکی از این قطعاتی که تیم اشتاینمتز انتخاب کرد ، اپیتوپ نامیده می شود ، تقریباً بین SARS-CoV-2 و ویروس اصلی SARS یکسان است.
متیو شین (Matthew Shin)، دانشجو دکترای مهندسی نانو در آزمایشگاه استاینمتز، می گوید: ” این واقعیت که خنثی سازی با یک اپیتوپ بسیار خوبی که بر ویروس کشنده دیگری نیز اثر خنثی کننده دارد بسیار مهم و قابل توجه است. این به ما امید می دهد که واکسن پان کروناویروس پتانسیل بالایی برای مقابله و کنترل همه گیری اخیر و یا همهگیریهای احتمالی در آینده دارد.”
مزیت دیگر این اپیتوپ خاص این است که تحت تأثیر هیچ یک از جهش های SARS-CoV-2 که تاکنون گزارش شده است قرار نمی گیرد. این به این دلیل است که این اپی توپ در ناحیه ای از پروتئین اسپایک قرار دارد که مستقیماً به سلول ها متصل نمی شود. این ویژگی متفاوت است با اپی توپ های واکسن های COVID-19 که در حال حاضر در بازار موجود هستند که از ناحیه اتصال پروتئین اسپایک به وجود می آید. زیرا که منطقهای است که جهش های زیادی در آن رخ داده است و برخی از این جهش ها باعث انتقال بیشتر ویروس شده است.
اسکار اورتگا ریورا (Oscar Ortega-Rivera)، محقق پسادکتری در آزمایشگاه اشتاینمتز و نویسندهی ارشد این مطالعه ، توضیح داد که اپیتوپ های یک منطقه غیر متصل شونده کمتر دچار این جهش ها می شوند. “بر اساس تجزیه و تحلیل هایی که ما بر روی توالی ها انجام دادیم ، اپی توپی که انتخاب کردیم در بین انواع SARS-CoV-2 بسیار حفاظت شده است و کمترین تغییر در بین انواع مختلف داشته است.”
اورتگا ریورا گفت ، این بدان معناست که واکسن های جدید COVID-19 می تواند به طور بالقوه در برابر انواع نگران کننده ویروس موثر باشد و آزمایشاتی در حال انجام است تا مشخص شود که به عنوان مثال چه تاثیری بر نوع دلتا دارند.
واکسن را متصل و فعال کنید
نکته دیگری که اشتاینمتز را در مورد این فناوری واکسن بسیار هیجان زده می کند ، همه کاره بودن آن برای ساخت واکسن های جدید است. اشتاینمتز می گوید: “حتی اگر این فناوری تاثیری روی COVID-19 نگذارد ، می تواند به سرعت برای تهدید بعدی ، ویروس بعدی X تطبیق داده شود.”
او می گوید ساخت این واکسن ها فناوری نوینی دارد، به ترتیب ویروس گیاهی یا نانوذرات باکتریوفاژ را از گیاهان یا باکتری ها رشد دهید ، سپس قطعه ای از ویروس هدف ، عامل بیماری زا یا نشانگر زیستی را به سطح وصل کنید.
“ما از نانوذرات یکسان ، پلیمرهای یکسان ، تجهیزات یکسان و شیمی یکسان برای ترکیب همه چیز استفاده می کنیم. تنها متغیر فقط آنتی ژنی است که به سطح می چسبانیم. ”
واکسن های حاصله نیازی به دماهای بسیار پایین برای نگهداری ندارند. آنها را می توان در ایمپلنت یا پچ های میکرونیدل بسته بندی کرد.همچنین ، آنها را می توان مستقیماً به روش سنتی از طریق تزریق معمولی استفاده کرد.
آزمایشگاه های اشتاینمتز و پوکورسکی از این دستورالعمل را در مطالعات قبلی برای واکسیناسیون بیماری هایی مانند HPV و کلسترول استفاده کرده اند و اکنون آنها نشان داده اند که روش پیشنهادی آنها برای ایجاد کاندیدهای جدید واکسن COVID-19 نیز کاربردی است.
مراحل بعدی
هنوز واکسن ها تا آزمایشات بالینی راهی طولانی در پیش دارند. با پیشروی بیشتر ، تیم آزمایش می کند که آیا واکسن ها در برابر عفونت COVID-19 ، و انواع آن و سایر ویروس های کشندهی خانوادهی کرونا ، در شرایط in vivo محافظت کننده هستند یا خیر.
مرجع :: “واکسن های سه ظرفیتی زیر واحدهای واکسن COVID-19 و روشهای ارائهی آنها” 7 سپتامبر 2021 ، مجله انجمن شیمی آمریکا.
این کار تا حدی توسط بنیاد ملی و همچنین از طریق مرکز علوم و مهندسی تحقیقات مواد سان سی دیگو(UC San Diego Materials Research Science and Engineering Center) تأمین مالی شده است.
نیکول استاینمتز و جان پوکورسکی همچنین از بنیانگذاران و دارای منافع مالی در Mosaic ImmunoEngineering Inc هستند
ترجمه: آتوسا بهنام راد
