Una piattaforma vaccinale ispirata alle cozze potrebbe estendere la protezione ed aumentare l'accesso / A Mussel-Inspired Vaccine Platform Could Extend Protection and Increase Access
Una piattaforma vaccinale ispirata alle cozze potrebbe estendere la protezione ed aumentare l'accesso / A Mussel-Inspired Vaccine Platform Could Extend Protection and Increase Access
Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotelelssa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa
Un gruppo di ricerca coreano ha sviluppato una tecnologia vaccinale in grado di fornire una protezione immunitaria di lunga durata con una singola dose, sfruttando il potente meccanismo di adesione subacquea delle cozze. Il lavoro sta suscitando interesse non solo per la riduzione della necessità di vaccinazioni ripetute, ma anche per il suo potenziale di raggiungere le persone nei paesi in cui l'accesso ai vaccini è difficoltoso.
Lo studio è stato condotto dal gruppo del professor Hyung Joon Cha del Dipartimento di Ingegneria Chimica e della Scuola di Scienze e Tecnologie Convergenti del POSTECH, dal dottorando Sukwon Jung della Divisione di Bioscienze e Bioingegneria Interdisciplinari e dal dottorando Hyun Tack Woo del Dipartimento di Ingegneria Chimica, in collaborazione con il gruppo del professor Byeong Hee Hwang della Divisione di Bioingegneria dell'Università Nazionale di Incheon. È stato recentemente pubblicato nell'edizione online di Biomaterials, una rivista internazionale nel campo dei biomateriali.
La protezione contro malattie infettive come l'influenza ed il COVID-19 non si esaurisce con una singola dose. Per ottenere una protezione immunitaria sufficiente, è necessario somministrare diverse dosi di richiamo ad intervalli prestabiliti. Questo si traduce in un onere in termini di tempo e costi, ed in molti Paesi con infrastrutture sanitarie inadeguate, la vaccinazione stessa è spesso difficile da attuare. Perché sono necessarie dosi ripetute? La maggior parte dei vaccini attualmente disponibili utilizza solo una parte dei componenti virali, il che li rende sicuri ma meno efficaci nell'indurre una risposta immunitaria. Inoltre, i componenti del vaccino scompaiono rapidamente nell'organismo, limitando la capacità del corpo di mantenere una risposta immunitaria adeguata.
Per risolvere questo problema, il gruppo ha rivolto la sua attenzione alla cozza, che aderisce saldamente alle rocce anche in presenza di onde agitate. Combinando le proprietà adesive della cozza con uno speciale peptide che rafforza la funzione immunitaria, il gruppo è riuscito a creare una "proteina adiuvante adesiva (AAP)" in grado di ancorare i componenti del vaccino in una posizione specifica all'interno del corpo. In poche parole, hanno creato una "colla per i vaccini".
Questa proteina adiuvante adesiva si assembla con l'antigene, il componente principale del vaccino, in nanoparticelle e rilascia lentamente sia l'antigene che l'adiuvante immunostimolante stesso. Proprio come un'infezione naturale allena continuamente il sistema immunitario, la proteina stimola le cellule immunitarie per un lungo periodo per indurre una risposta immunitaria forte e duratura. Di conseguenza, i componenti del vaccino rimangono nell'organismo più a lungo rispetto agli adiuvanti convenzionali a base di alluminio, ed una singola dose ha dimostrato di produrre un effetto immunitario di durata superiore di oltre tre volte rispetto all'approccio convenzionale.
Questa proteina è stata progettata combinando la proteina adesiva originale del mitilo con un peptide adiuvante chiamato "PADRE " per potenziare la risposta immunitaria. PADRE è una sostanza universale che potenzia il sistema immunitario e agisce in modo ampio indipendentemente dal tipo di sistema immunitario di un individuo; pertanto, il suo effetto non è limitato a specifici soggetti. Attivando una via chiave della risposta immunitaria (MHC di Classe II), il gruppo ha confermato un aumento equilibrato del numero di linfociti T helper, che contribuiscono alla produzione di anticorpi. È interessante notare che anche l'attività dei linfociti T citotossici, che attaccano direttamente i virus e persino le cellule tumorali, è risultata significativamente aumentata. La risposta immunitaria si è mantenuta anche sei settimane dopo la vaccinazione, contribuendo alla formazione di specifici linfociti T della memoria che supportano la memoria immunitaria a lungo termine. In particolare, il gruppo ha confermato che uno stato immunitario sano è stato mantenuto per un lungo periodo senza "esaurimento immunitario", il fenomeno in cui le cellule immunitarie si esauriscono e perdono la loro funzione.
Se una singola dose fosse in grado di produrre una protezione immunitaria sufficiente, questa tecnologia potrebbe diventare una soluzione pratica per molte persone. Il gruppo prevede di svilupparla in un vaccino per tumori intrattabili, come i "tumori freddi "), per i quali l'immunoterapia ha mostrato un'efficacia limitata. Il professor Hyung Joon Cha ha affermato: "Un sistema di somministrazione di vaccini basato su proteine adesive di mitili funzionali ha un'eccellente biocompatibilità e può essere prodotto in serie, il che rende il suo potenziale di applicazione pratica molto elevato", aggiungendo: "Ci aspettiamo che riduca il peso delle vaccinazioni ripetute e contribuisca a risolvere le disparità globali nell'accesso ai vaccini".
ENGLISH
Mussels' ability to cling to rocks despite rough waves inspired the durable vaccine platform.
A research team in Korea has developed a vaccine technology that delivers long-lasting immune protection from a single dose by applying the powerful underwater adhesion mechanism of mussels. The work is drawing attention not only for reducing the burden of repeat vaccination, but also for its potential to reach people in countries where vaccine access is difficult.
The study was carried out by the team of Professor Hyung Joon Cha of the Department of Chemical Engineering and the School of Convergence Science and Technology at POSTECH, doctoral candidate Sukwon Jung of the Division of Interdisciplinary Bioscience & Bioengineering and doctoral candidate Hyun Tack Woo of the Department of Chemical Engineering, in collaboration with the team of Professor Byeong Hee Hwang of the Division of Bioengineering, Incheon National University. It was recently published in the online edition of Biomaterials, an international journal in the field of biomaterials.
Vaccines against infectious diseases such as influenza and COVID-19 are not finished with a single shot. To achieve sufficient immune protection, several booster doses must be administered at set intervals. This translates into a burden of time and cost, and in many countries with insufficient medical infrastructure, vaccination itself is often difficult to carry out. Why are repeat doses needed? Most current vaccines use only a portion of the viral components, which makes them safe but less effective at eliciting an immune response. In addition, vaccine components disappear quickly inside the body, limiting the body’s ability to sustain an adequate immune response.
To solve this, the team turned its attention to the mussel, which clings firmly to rocks even against rough waves. By combining the adhesive properties of mussel with a special peptide that strengthens immune function, the team succeeded in creating an “adhesive adjuvant protein (AAP)” capable of anchoring vaccine components at a specific location inside the body. Simply put, they created a “glue for vaccines.”
This adhesive adjuvant protein assembles with the antigen, the core component of the vaccine, into nanoparticles and slowly releases both the antigen and the immune-boosting adjuvant itself. Just as a natural infection continuously trains the immune system, the protein stimulates immune cells over a long period to induce a strong and sustained immune response. As a result, the vaccine components remained in the body longer than with conventional aluminum-based adjuvants, and a single dose was confirmed to produce an immune effect lasting more than three times as long than the conventional approach.
This protein was designed by combining the original mussel adhesive protein with an adjuvant peptide called “PADRE” to enhance the immune response. PADRE is a universal immune-enhancing substance that works broadly regardless of an individual’s immune type; thus, its effect is not limited to specific individuals. By activating a key immune-response pathway (MHC Class II), the team confirmed a balanced increase in the numbers of helper T cells, which assist antibody production. Interestingly, the activity of cytotoxic T cells, which directly attack viruses and even cancer cells, was also significantly elevated. The immune response was maintained even six weeks after vaccination, contributing to the formation of distinct memory T cellsthat support long-term immune memory. Notably, the team confirmed that a healthy immune state was sustained over a long period without “immune exhaustion”, the phenomenon in which immune cells become exhausted and lose their function.
If a single dose can produce sufficient immune protection, this technology could become a practical answer for many people. The team plans to develop it into a vaccine for intractable cancers, such as “cold tumors” for which immunotherapy has shown limited efficacy. Professor Hyung Joon Cha said, “A functional mussel adhesive protein–based vaccine delivery system has excellent biocompatibility and can be mass-produced, making its potential for practical application is very high,” adding, “We expect it to reduce the burden of repeat vaccination and to contribute to solving global disparities in vaccine access.”
Da:
https://www.technologynetworks.com/biopharma/news/a-mussel-inspired-vaccine-platform-could-extend-protection-and-increase-access-414154
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