استفاده از وزیکول‌های غشایی در ساخت واکسن و راهبرد‌های نانوبیومهندسی

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، بررسی‌های اخیر نشان می‌دهد که از وزیکول‌های غشایی بیرونی می‌توان در حوزه‌های مختلف از تولید واکسن تا طراحی انواع ترکیبات دارویی استفاده کرد.

وزیکول‌های غشایی بیرونی (OMV) نانوذرات لیپیدی کروی با قطر ۲۰-۳۰۰ نانومتر هستند. این وزیکول‌ها از غشای سلولی باکتری‌های گرم منفی گرفته شده و از پروتئین‌های باکتریایی، لیپیدها، اسیدهای نوکلئیک و سایر اجزای تشکیل شده‌اند.

OMVهای حاصل از باکتری‌های بیماری‌زا یا غیر پاتوژن نقش اساسی در بیماری‌زایی باکتریایی، ارتباط سلول به سلول و انتقال ژن دارند. با این حال، OMV نمی‌تواند به‌طور مستقل بیماری‌زایی را القا کند.

پروتئین‌های باکتریایی و گلیکان OMVها را به یک مؤلفه ایمونوژنیک قوی تبدیل می‌کنند که می‌تواند به‌عنوان کمکی برای القاء پاسخ ایمنی میزبان استفاده شود. به دلیل این ویژگی، OMVها نامزدهای بالقوه برای توسعه واکسن در نظر گرفته می‌شوند.

باکتری‌های گرم منفی OMVها را در طول رشد یا در شرایط استرس زا آزاد می‌کنند. با این حال، چنین OMV‌هایی خود به خود در مقادیر کم آزاد می‌شوند و بنابراین برای تولید واکسن در مقیاس بزرگ قابل استفاده نیست.

چندین راهبرد برای افزایش تولید OMV ارائه شده است. فراصوت، ورتکس یا استخراج به واسطه EDTA برای مختل کردن مکانیکی غشای باکتریایی اعمال شده و منجر به انتشار OMV می‌شود.

OMVهای استخراج شده توسط EDTA به غشای باکتریایی بومی مرتبط بوده و پاسخ‌های ایمنی قابل مقایسه‌ای را القا می‌کنند. در مقابل، فراصوت و ورتکس باعث افزایش میزان اجزای غیر غشایی در محصول نهایی می‌شود و در نتیجه باعث افزایش آنتی‌ژن و کاهش ایمنی می‌شود.

استخراج مبتنی بر مواد دترجنت یکی دیگر از روش‌هایی است که OMV را با کاهش سطح لیپوپلی ساکاریدها (LPS) تولید می‌کند، که نوعی سموم باکتریایی هستند. با وجود کاهش خطر سمیت، این فرایند منجر به از بین رفتن بسیاری از پروتئین‌های باکتریایی و لیپوپروتئین‌ها می‌شود که به نوبه خود منجر به سرکوب پاسخ‌های ایمنی تحریک شده OMV می‌شود.

یکی دیگر از راهبردها برای بیان پروتئین‌های هترولوگ، گلیکو مهندسی آنتی‌ژن LPS O است. OMVهای گلیکوزیله شده را می‌توان با بیان ژن آنتی‌ژن O یک پاتوژن در یک استرین جهش یافته آنتی‌ژن O غیرپاتوژن تولید کرد.

الگوهای مولکولی مرتبط با پاتوژن موجود در غشای بیرونی OMV گیرنده‌های تشخیص الگوی را روی سلول‌های میزبان فعال می‌کند و منجر به فعال شدن سیگنالینگ ایمنی ذاتی و انتشار سیتوکین‌های پیش التهابی می‌شود. درگیر شدن OMV توسط سلول‌های ایمنی ذاتی باعث ایجاد پاسخ ایمنی سازگار می‌شود.

LPS به‌عنوان یک کمکی عمل می‌کند تا پاسخ ایمنی مؤثر میزبان به آنتی‌ژن باکتریایی بیان شده بر روی سطح OMV را القا کند. با این حال، بیان بیش از حد LPS می‌تواند منجر به تحریک بیش از حد پاسخ‌های ایمنی و القای شوک سمی سیستمیک شود. از آماده سازی‌های مبتنی بر مواد دترجنت یا دستکاری‌های ژنتیکی می‌توان برای کاهش سطح LPهای بسیار واکنش‌پذیر در سطح OMV استفاده کرد.

به تازگی نشان داده شده است که OMV با بیان پروتئین سنبله سندرم حاد تنفسی حاد هنگام تجویز داخل بینی، پاسخ‌های ایمنی قوی در همسترها را القا می‌کند.

دو واکسن OMV از نظر بالینی تأیید شده، VA-Mengoc-BC ™ و Bexsero ™، در حال حاضر در برابر سویه Serogroup B تهاجمی N. meningitidis در دسترس هستند. در حال حاضر بسیاری از واکسن‌های OMV در حال توسعه هستند. علاوه بر واکسن‌های ضد باکتریایی ، از OMV برای تولید واکسن در برابر ویروس‌ها، از جمله ویروس آنفلوانزا و کرونوویروس استفاده شده است.