Een nieuw vaccin tegen nanodeeltjes, ontwikkeld door MIT-onderzoekers, kan bijdragen aan de wereldwijde uitroeiing van polio. Het vaccin, die meerdere doses levert in slechts één injectie, zou het gemakkelijker kunnen maken om kinderen in afgelegen regio's van Pakistan en andere landen waar de ziekte nog steeds voorkomt, te vaccineren.

Terwijl het aantal gemelde gevallen van polio tussen 1988 en 2013 wereldwijd met 99 procent is gedaald, volgens de Centers for Disease Control, de ziekte is niet volledig uitgeroeid, gedeeltelijk vanwege de moeilijkheid om kinderen in afgelegen gebieden te bereiken om hen de twee tot vier poliovaccininjecties te geven die nodig zijn om immuniteit op te bouwen.

"Het hebben van een eenmalig vaccin dat volledige bescherming kan bieden, kan zeer waardevol zijn om uitroeiing te bereiken, " zegt Ana Jaklenec, een onderzoekswetenschapper aan het Koch Institute for Integrative Cancer Research van MIT en een van de senior auteurs van het artikel.

Robert Langer, de David H. Koch Institute Professor aan het MIT, is ook een senior auteur van de studie, die verschijnt in de Proceedings van de National Academy of Sciences de week van 21 mei. Stephany Tzeng, een voormalig MIT-postdoc die nu onderzoeksmedewerker is aan de Johns Hopkins University School of Medicine, is de hoofdauteur van de krant.

"We zijn erg enthousiast over de benaderingen en resultaten in dit document, waarvan ik hoop dat het ooit zal leiden tot betere vaccins voor patiënten over de hele wereld, "? Zegt Langer.

Wereldwijde uitroeiing

Er zijn geen medicijnen tegen het poliovirus, en in ongeveer 1 procent van de gevallen, het komt het zenuwstelsel binnen, waar het verlamming kan veroorzaken. Het eerste poliovaccin, ook wel het Salk-vaccin genoemd, werd ontwikkeld in de jaren vijftig. Dit vaccin bestaat uit een geïnactiveerde versie van het virus, die gewoonlijk wordt gegeven als een reeks van twee tot vier injecties, vanaf de leeftijd van 2 maanden. 1961, er is een oraal vaccin ontwikkeld, die enige bescherming biedt met slechts één dosis, maar effectiever is met twee tot drie doses.

Het orale vaccin, dat bestaat uit een virus dat minder virulent is maar nog steeds levensvatbaar is, is in de meeste landen uitgefaseerd omdat in zeer zeldzame gevallen het kan muteren tot een virulente vorm en een infectie veroorzaken. Het wordt nog steeds gebruikt in sommige ontwikkelingslanden, echter, omdat het gemakkelijker is om de druppels toe te dienen dan om kinderen te bereiken voor meerdere injecties met het Salk-vaccin.

Om de uitroeiing van polio te laten slagen, het orale vaccin moet volledig worden uitgefaseerd, om de kans op reactivering van het virus bij een geïmmuniseerd persoon te elimineren. Een aantal jaar geleden, Het laboratorium van Langer ontving financiering van de Bill and Melinda Gates Foundation om te proberen een injecteerbaar vaccin te ontwikkelen dat slechts één keer kon worden gegeven maar meerdere doses bevat.

"Het doel is ervoor te zorgen dat iedereen wereldwijd wordt ingeënt, Jaklenec zegt. "Kinderen in sommige van deze moeilijk bereikbare locaties in ontwikkelingslanden hebben de neiging niet de volledige reeks opnamen te maken die nodig zijn voor bescherming."

Om een ​​vaccin met één injectie te maken, het MIT-team heeft het geïnactiveerde poliovaccin ingekapseld in een biologisch afbreekbaar polymeer dat bekend staat als PLGA. Dit polymeer kan zo worden ontworpen dat het na een bepaalde tijd wordt afgebroken, waardoor de onderzoekers kunnen controleren wanneer het vaccin wordt vrijgegeven.

"Er blijft altijd een klein beetje vaccin achter op het oppervlak of heel dicht bij het oppervlak van het deeltje, en zodra we het in het lichaam stoppen, wat zich aan de oppervlakte bevindt, kan gewoon weg diffunderen. Dat is de eerste uitbarsting, Tzeng zegt. "Dan zitten de deeltjes op de injectieplaats en na verloop van tijd, als het polymeer degradeert, ze geven het vaccin in bursts vrij op bepaalde tijdstippen, gebaseerd op de afbraaksnelheid van het polymeer."

De onderzoekers moesten een groot obstakel overwinnen dat eerdere pogingen om PLGA te gebruiken voor de levering van poliovaccins in de weg stond:het polymeer wordt afgebroken tot bijproducten die glycolzuur en melkzuur worden genoemd, en deze zuren kunnen het virus beschadigen, zodat het niet langer de juiste soort antilichaamrespons uitlokt.

Om dit te voorkomen, het MIT-team voegde positief geladen polymeren toe aan hun deeltjes. Deze polymeren werken als "protonensponzen, " extra protonen opzuigen en de omgeving minder zuur maken, waardoor het virus stabiel in het lichaam blijft.

Succesvolle immunisatie

In de PNAS studie, de onderzoekers ontwierpen deeltjes die een eerste uitbarsting zouden geven op het moment van injectie, gevolgd door een tweede release ongeveer 25 dagen later. Ze injecteerden de deeltjes in ratten, stuurde vervolgens bloedmonsters van de geïmmuniseerde ratten naar de Centers for Disease Control om te testen. Uit die onderzoeken bleek dat de bloedmonsters van ratten die waren geïmmuniseerd met het vaccin met enkelvoudige injectie, een even sterke antilichaamrespons tegen poliovirus hadden als:of sterker dan, antilichamen van ratten die twee injecties met het Salk-poliovaccin hebben gekregen.

Om meer dan twee doses toe te dienen, de onderzoekers zeggen dat ze deeltjes kunnen ontwerpen die vaccin vrijgeven bij injectie en een maand later, en meng ze met deeltjes die vrijkomen bij injectie en twee maanden later, resulterend in drie totale doses, elk een maand uit elkaar. De polymeren die de onderzoekers in de vaccins gebruikten, zijn al door de FDA goedgekeurd voor gebruik bij mensen, dus hopen ze binnenkort de vaccins in klinische proeven te kunnen testen.

De onderzoekers werken ook aan het toepassen van deze aanpak om stabiele, vaccins met enkelvoudige injectie voor andere virussen zoals ebola en hiv.