Vacinas injectáveis 3D
Esta imagem de microscópio mostra muitas das células dendríticas do sistema imune que foram coletados a partir de um arcabouço 3D três dias depois in vivo injeção. O andaime 3D eficazmente recruta e activa as células dendriticas para provocar uma resposta imune contra células específicas, tais como células cancerosas.
Uma das razões que o câncer é tão mortal é que ele pode evitar o ataque de o sistema imunológico do corpo, permitindo que os tumores prosperem e se espalhar. Usando imunoterapia, os cientistas podem tentar induzir o sistema imunológico a entrar em modo de ataque para combater o câncer e para construir a resistência imunológica duradoura para as células cancerosas. Agora, pesquisadores da Harvard School of Engenharia e Ciências Aplicadas (SEAS) e do Instituto Wyss para Engenharia Biologicamente Inspirada na Universidade de Harvard mostraram que a injeção não-cirúrgico de biomaterial programável que agrega-se espontaneamente in vivo em uma estrutura 3D poderia lutar e até mesmo ajudar a prevenir câncer e doenças infecciosas, como HIV. Suas descobertas foram publicadas na Nature Biotechnology .
"Podemos criar estruturas em 3D usando entrega minimamente invasiva para enriquecer e ativar células do sistema imunológico do hospedeiro para um alvo e células nocivas ataque in vivo ", disse o autor sênior do estudo David J. Mooney , que é o Robert P. Pinkas Professor Família de Bioengenharia Harvard SEAS e um Instituto Wyss Núcleo Docente.
Estruturas semelhantes a haste biodegradáveis minúsculos feitos a partir de sílica, conhecido como varetas de sílica mesoporosa (MSRs), podem ser carregados com componentes de drogas biológicas e químicas e, em seguida, entregue por agulha logo abaixo da pele. As hastes montar espontaneamente no local da vacinação para formar um andaime tridimensional, como derramar uma caixa de palitos de fósforo em uma pilha sobre uma mesa. Os espaços porosos na pilha de MSRs são grandes o suficiente para recrutar e encher-se com as células dendríticas, que são células "vigilância" que monitoram o corpo e desencadeiam uma resposta imune quando uma presença nociva é detectado.
"Partículas de sílica mesoporosa nanométricas já foram estabelecidos como sendo úteis para a manipulação de células individuais a partir do interior, mas esta é a primeira vez que partículas maiores, no intervalo de tamanho de micron, são utilizados para criar uma 3D in vivo andaime que pode recrutar e atrair dezenas de milhões de células do sistema imunológico ", disse o co-autor principal Jaeyun Kim, professor assistente de engenharia química na Universidade Sungkyunkwan e ex-Instituto Wyss pós-doutorado.
Sintetizado no laboratório, os MSRs são construídos com pequenos buracos, conhecidos como nanoporos, no interior. Os nanoporos pode ser preenchido com citocinas específicas, oligonucleótidos, antigénios de proteínas grandes, ou qualquer variedade de drogas de interesse, para permitir um grande número de combinações possíveis para tratar uma variedade de infecções.
"Embora agora estamos nos concentrando no desenvolvimento de uma vacina contra o câncer, no futuro, poderia ser capaz de manipular o tipo de células dendríticas ou outros tipos de células do sistema imunológico são recrutados para o cadafalso 3D usando diferentes tipos de citocinas liberadas dos MSRs, ", disse o co-autor principal Aileen Li, um estudante de pós-graduação a persegui-la Ph.D. em bioengenharia da Harvard SEAS. "Ao ajustar as propriedades de superfície de poro e tamanho das MSRs, e, portanto, controlando a introdução e libertação de várias proteínas e fármacos, que pode manipular o sistema imunitário para tratar várias doenças."
Uma vez que o arcabouço 3D recrutou células dendríticas a partir do corpo, os medicamentos contidos nos MSRs são liberados, que tropeça seu gatilho "vigilância" e inicia uma resposta imune. As células dendríticas activadas deixar o andaime e viagens para os nódulos linfáticos onde eles levantam alarme e dirigem o sistema imunitário do corpo para atacar as células específicos, tais como células cancerosas. No local da injecção, os MSRs biodegradar e dissolver naturalmente dentro de alguns meses.
Até agora, os investigadores têm só foi testada a vacina 3D em ratos, mas verificaram que é altamente eficaz. Um experimento mostrou que o injetável arcabouço 3D recrutados e atraiu milhões de células dendríticas em um mouse de acolhimento, antes de se dispersar as células para os nódulos linfáticos e desencadeando uma resposta imune potente.
As vacinas são facilmente e rapidamente fabricados de modo que eles poderiam estar amplamente disponíveis muito rapidamente em face de uma doença infecciosa emergente. "Nós antecipamos vacinas 3D poderia ser de grande utilidade para muitas configurações, e sua natureza injetável também seria torná-los fáceis de administrar, tanto dentro como fora de uma clínica", disse Mooney.
Uma vez que a vacina funciona por desencadear uma resposta imune, o método pode ser utilizado mesmo preventivamente através da construção de resistência imunológica do organismo antes da infecção.
"Immunotherapies injetáveis que usam biomateriais programáveis como um poderoso veículo para entregar tratamento direcionado e cuidado preventivo pode ajudar a combater toda uma gama de infecções mortais em todo o mundo, incluindo assassinos comuns, como HIV e Ebola, assim como o câncer", disse Donald Ingber , diretor fundador do Instituto Wyss, Judah Folkman Professor de Biologia Vascular da Harvard Medical School e do Hospital Infantil de Boston, e professor de Bioengenharia da Harvard SEAS. "Estas vacinas injetáveis 3D oferecem uma maneira minimamente invasiva e escalável para entregar terapias que trabalham imitando própria poderosa resposta imune do corpo em doenças que já foram capazes de contornar a detecção imunológico."
Co-autores adicionais incluíram Youngjin Choi, da Universidade de Sungkyunkwan na Coréia, Sarah A. Lewin, do Instituto Wyss, Catia S. Verbeke de Harvard SEAS e do Instituto Wyss, e Glenn Dranoff do Instituto do Câncer Dana-Farber e Harvard Medical School.
A pesquisa foi apoiada pelos Institutos Nacionais de Saúde (1R01EB015498), a National Science Foundation, do Instituto Wyss para Engenharia Biologicamente Inspirada na Universidade de Harvard, e da Fundação Nacional da Coreia Research.
