Вакцина от COVID-19 – или две – уже не за горами, что дает возможность вернуться к нормальной жизни для многих людей. Эти медицинские вмешательства используют нанотехнологии, чтобы имитировать собственный природный метод проскальзывания иммунной системы и доставки лечения клеткам-мишеням.

Пока мир находился в изоляции, исследователи со всего мира в лабораториях разрабатывали нанотехнологии для борьбы с COVID-19. Вдохновленные замечательным лекарством 2018 года, они стремились создать более безопасные и легко вводимые вакцины и медицинские технологии не только для борьбы с COVID-19, но и с любыми будущими потенциальными пандемиями. Эти вакцины созданы на основе достижений нанотехнологий и доставки информационной РНК (мРНК) к клеткам-мишеням. Разработка этих приложений предшествовала нынешнему кризису и предлагает путь к более безопасным и эффективным методам лечения в будущем.

Вакцины, в которых используется мРНК, находились на ранней стадии разработки до того, как COVID-19 поставил мир на колени, и нанотехнологии играли центральную роль в этих усилиях – неудивительно, поскольку вирусы сами по себе представляют собой естественные наночастицы.

Ключ к созданию эффективных вакцин на основе наночастиц и лекарств в целом заключается в имитации естественного поведения и уловок, которые в первую очередь делают вирусы такими успешными и опасными.

Борьба с COVID-19 с помощью Nanotech

18 ноября 2020 года компании BioNtech и Pfizer объявили об окончательных результатах клинических испытаний вакцины BNT162b2 фазы 3 своей вакцины против COVID-19. Это последовало за объявлением ранее в этом месяце кембриджской компанией Moderna о предварительных результатах еще одного исследования фазы 3 альтернативной вакцины мРНК-1273 для борьбы с вирусом.

Одной из наиболее актуальных проблем в разработке лекарств и вакцин является создание методов лечения, которые могут обходить естественные защитные механизмы организма и достигать целевых клеток неповрежденными, и это не исключение в поисках решения COVID-19. Такой подход «прямой доставки» не только приведет к более эффективному лечению, но и снизит потенциально опасные побочные эффекты, что сделает лекарство более безопасным. Похоже, что ответ на эту проблему заключается в понимании методов, которые природа уже разработала, чтобы дать этим системам оплошность.

И BNT162b2, и мРНК-1273 используют тот же метод, чтобы избежать естественного защитного механизма организма, как это делают цепи мРНК – генетического мессенджера, транскрибирующего код ДНК в белки. Эта система позволяет им доставлять медицинскую нагрузку к клеткам-мишеням без деградации или разрушения. И вроде работает. Сообщается, что оба препарата показывают эффективность в профилактике инфекций около 95%.

В новой статье, опубликованной в Nature подчеркивается тот факт, что, хотя обе вакцины все еще ожидают утверждения Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA), они «кричат ​​об инновациях», поскольку они, вероятно, станут первой такой мРНК. основанные на вмешательствах такого рода одобрены для клинического использования.

Тем не менее, несмотря на то, что они стояли на пороге того, чтобы стать первыми вакцинами, использующими липосомальную систему доставки наночастиц, которые будут одобрены, они не будут первым лекарством, одобренным FDA, которое использует этот метод.

Вышеупомянутые вакцины идут по стопам Onpattro, лекарства, впервые примененного компанией Alnylam Pharmaceuticals в 2018 году, когда они провели исследования, получившие Нобелевскую премию, и создали первый препарат siRNA.

Проникновение в тело

Onpattro, созданный для помощи пациентам с наследственными неврологическими заболеваниями, упаковывает небольшие молекулы мешающей РНК в липидные наночастицы. Это те же самые жировые молекулярные оболочки, которые помогают мРНК ускользать от биологических «привратников» и вдохновляют механизм, который скоро будет широко использоваться для борьбы с COVID-19.

Препарат и средство, которое оно использует для лечения, были одобрены FDA в 2018 году и обсуждались в статье 2019 года, опубликованной в Nanoscale Communications.

В случае двух новых вакцин система наноносителей борется с COVID-19, доставляя мРНК в клетки, запускающие выработку антигенов и влияя на иммунную систему, чтобы начать вырабатывать антитела. Это приводит к реакции иммунной системы, которая борется с вирусом и, таким образом, предотвращает развитие болезни.

Метод, используемый этими мРНК, которая запускает собственные клеточные белковые свойства организма, существенно отличается от методов, используемых более «традиционными» вакцинами. Эти более ранние подходы имитируют вирус и заставляют иммунную систему выстраивать защиту от него для будущего использования, если она снова столкнется с инфекцией.

В будущем эти мРНК-вакцины можно будет доставлять более совершенными способами, например в виде пластырей, содержащих микроиглы, или через имплантаты с медленным высвобождением.

Нет никакой ошибки, и вакцины BNT162b2, и мРНК-1273 являются огромным прорывом в молекулярной медицине и биотехнологиях. Но более того, как отмечает Дэниел Андерсон, профессор химической инженерии в Массачусетском технологическом институте, все три лекарства, созданные на основе нанотехнологий, доказывают, что доставка лекарств с помощью наночастиц – это не просто любопытное направление исследований, но может быть преобразовано в одобренные и успешные жизненно важные медицинские вмешательства.

На мой взгляд, одним из героев этой истории является наночастица РНК, потому что миРНК привела к созданию мРНК-вакцин.

Д-р. Дэниел Андерсон, профессор химической инженерии, Массачусетский технологический институт

Источники и дополнительная информация

«Наномедицина и вакцины против COVID-19», Nature Nanotechnology, (2020), https://doi.org/10.1038/s41565-020-00820-0

Кулкарни. J. A., Witzigmann. Д., Люнг. J., и др., (2020), Наноразмерная коммуникация, DOI: 10.1039 / c9nr09347h

Шин, доктор медицины, Шукла, С., Чанг, Ю.Х., и др., « Разработка вакцины против COVID-19 и потенциальный путь развития наноматериалов», Nature Nanotechnology, (2020 ). https://doi.org/10.1038/s41565-020-0737-y[19459020visible

Отказ от ответственности: мнения, выраженные здесь, принадлежат автору, выраженному в их личном качестве, и не обязательно отражают точку зрения AZoM.com Limited T / A AZoNetwork, владельца и оператора этого веб-сайта. Этот отказ от ответственности является частью Условий использования этого веб-сайта.