مسیر ساخت واکسن آنفولانزا تغییر نمود
سایت امن: محققان با تغییر تنها یک اسیدآمینه در پروتئین کلیدی ویروس آنفولانزا، نسخه ای پایدارتر از آن ساخته اند.
به گزارش سایت امن به نقل از ستاد نانو، محققان مؤسسه تحقیقاتی اسکریپس (Scripps Research) با یک تغییر به ظاهر ساده در ساختار پروتئین کلیدی ویروس آنفلوانزا، گام جدیدی برای طراحی واکسن های نانوذره ای برداشته اند؛ تغییری که تنها شامل جابه جایی یک اسیدآمینه است، اما می تواند پروتئین ویروسی را پایدارتر کند و زمینه را برای ساخت واکسن هایی فراهم آورد که در مقابل طیف گسترده تری از سویه های آنفولانزا قابل استفاده باشند. آزمایش روی موش ها هم نشان داده است که این ساختارهای نانوذره ای می توانند پاسخ ایمنی قدرتمندتری ایجاد کنند.
ویروس های آنفولانزا همچون استادان تغییر چهره در دنیای ویروس ها هستند؛ آنها با تغییرات مداوم در پروتئین های سطحی خود می توانند از شناسایی مؤثر بوسیله سیستم ایمنی فرار کنند. حالا محققان مؤسسه تحقیقاتی اسکریپس با کشف یک نقطه حساس در ساختار پروتئین همگلوتینین، یا HA، راهی برای پایدارسازی این پروتئین و استفاده از آن در نسل جدیدی از واکسن های نانوذره ای پیدا کرده اند.
نتایج این تحقیق که ۱۳ اوت ۲۰۲۶ در مجله Nature Communications انتشار یافته است، می تواند چارچوبی برای طراحی واکسن های آینده ضد طیف متنوعی از ویروس های آنفولانزا فراهم آورد. فناوری مورد استفاده در این مطالعه، نانوذرات پروتئینی خودآرا یا SApNP نام دارد. در این فناوری، نسخه های گوناگونی از پروتئین ویروسی روی یک ساختار نانوذره ای در کنار یکدیگر قرار می گیرند تا سیستم ایمنی بتواند آنها را آسان تر شناسایی و ضد آنها پاسخ ایجاد نماید.
پروتئین HA اهمیت بالای ی در آغاز عفونت آنفولانزا دارد. این پروتئین به ویروس کمک می نماید به سلول های انسانی متصل شود و سپس وارد آنها شود. روی سطح ویروس، سه مولکول HA در کنار یکدیگر قرار می گیرند و ساختاری موسوم به «تریمر» می سازند. از آنجائیکه واکسن ها باید سیستم ایمنی را با چنین پروتئین هایی آشنا کنند، تولید نسخه ای پایدار از HA در محیط لابراتوار اهمیت زیادی دارد. مشکل اینجاست که تریمرهای HA در مقابل تغییرات دما و شرایط اسیدی می توانند ساختار طبیعی خویش را از دست بدهند یا از هم جدا شوند. درنتیجه، پروتئینی که مقرر است بعنوان آنتی ژن واکسن عمل کند، ممکنست قبل از آن که بتواند سیستم ایمنی را به درستی آموزش دهد، ساختار مطلوب خویش را از دست بدهد.
جیانگ ژو، استاد مؤسسه تحقیقاتی اسکریپس و پژوهشگر ارشد این مطالعه، در بررسی انواع مختلف ویروس های آنفلوانزای انسانی، پرندگان و خوک ها به نکته ای جالب برخورد. با وجود تفاوت های فراوان میان نسخه های مختلف پروتئین HA، یک موقعیت مشخص در این پروتئین، یعنی اسیدآمینه شماره ۹۵، خصوصیت مشترکی داشت.
پژوهشگران دریافتند این اسیدآمینه بر خلاف خیلی از بقایای موجود در هسته تریمر که ماهیتی آب گریز دارند، تمایل بیشتری به برهم کنش با آب دارد. همین تفاوت کوچک این پرسش را بیان کرد که آیا جایگزین کردن آن با یک اسیدآمینه آب گریز می تواند ساختار HA را پایدارتر کند یا خیر.
نتیجه آزمایش ها قابل توجه بود. هنگامی که محققان در پروتئین HA مربوط به سویه آنفلوانزای همه گیری سال ۲۰۰۹ کالیفرنیا، اسیدآمینه شماره ۹۵ را با یک اسیدآمینه آب گریز جایگزین کردند، ساختار پروتئین بشکل محسوسی پایدارتر شد. به قول ژو، این تغییر موجب شد ساختار تریمر به حالت بسته تری درآید و پایداری آن افزایش پیدا کند؛ همان نقطه ای که او از آن بعنوان «کلید جادویی» مورد جست وجو یاد می کند.
تیم پژوهشی سپس همین جایگزینی را در نسخه های مختلف ویروس آنفولانزا اعمال کرد و آنها را در کنار تریمرهای طبیعی مورد بررسی قرار داد. آزمایش های بیوشیمیایی، زیست فیزیکی و ساختاری نشان دادند که این تغییر در مجموعه ای از سویه ها، زیرگونه ها و دودمان های مختلف آنفلوانزا، احتمال ازهم گسیختگی تریمر HA را کم می کند. در تعدادی سویه ها، این تغییر حتی در شرایط اسیدی هم باعث افزایش پایداری پروتئین شد.
پژوهشگران برای افزایش بیشتر پایداری HA، تغییرات دیگری را هم که پیشتر شناخته شده بودند، به ساختار اضافه کردند. یکی از این تغییرات با نام HKE بوسیله ی یک گروه پژوهشی در شرکت جانسون اند جانسون (Johnson & Johnson) توسعه یافته است. نتایج نشان داد که HKE در تعدادی ویروس های آنفلوانزای نوع A و تغییر دیگری موسوم به NS که برای ویروس های آنفلوانزای نوع B طراحی شده است، می توانند در کنار جایگزینی اسیدآمینه شماره ۹۵ عمل کنند و پایداری کلی ساختار HA را بالا برند.
پس از آن که چارچوبی برای تولید تریمرهای پایدار از انواع مختلف ویروس های آنفولانزا به وجود آمد، محققان این پروتئین ها را روی فناوری اختصاصی SApNP قرار دادند. در این مرحله، روی هر نانوذره تا ۲۰ نسخه از تریمر HA قرار گرفت و ساختارهای حاصل روی موش ها آزمایش شدند.
نتایج نشان داد نانوذرات حاوی تریمرهای HA مدت بسیار بیشتری نسبت به تریمرهای آزاد در غدد لنفاوی باقی می مانند. این ماندگاری بیشتر با تشکیل پاسخ ایمنی قوی تر همراه بود؛ موضوعی که از دیدگاه طراحی واکسن اهمیت زیادی دارد، چونکه غدد لنفاوی یکی از مراکز اصلی فعال شدن و سازمان دهی پاسخ ایمنی بدن هستند.
پژوهشگران همینطور بررسی کردند که این واکسن های آزمایشی تا چه اندازه می توانند از موش ها در مقابل ویروسی مشابه سویه مورد استفاده برای ساخت واکسن محافظت کنند. میزان حفاظت در مقابل همان سویه قوی بود، اما زمانیکه حیوانات در معرض سویه های متفاوت قرار گرفتند، میزان حفاظت بسته به نوع ویروس تغییر نمود. بنابراین، باآنکه این یافته ها امیدوارکننده اند، هنوز نمی توان از تولید یک واکسن کاملا جهانی ضد همه انواع آنفولانزا سخن گفت.
با این حال، هدف غائی تیم ژو دقیقا حرکت در همین مسیر است: طراحی واکسن هایی که بتوانند در مقابل مجموعه گسترده ای از ویروس های آنفولانزا محافظت ایجاد کنند. اهمیت این هدف زمانی روشن تر می شود که بدانیم آنفولانزا هر سال میلیونها مورد بیماری شدید به وجود می آورد و سالانه حدود ۲۹۰ هزار تا ۶۵۰ هزار نفر در سرتاسر جهان بر اثر بیماریهای تنفسی در رابطه با آن جان خویش را از دست می دهند. همینطور از سال ۱۹۱۸ تاکنون، چهار همه گیری بزرگ آنفولانزا رخداده است که ده ها میلیون قربانی بر جای گذاشته اند.
بخش قابل توجهی از واکسن های تجاری آنفولانزا همچنان با روش سنتی تکثیر ویروس در تخم مرغ های مرغ تولید می شوند؛ روشی که دهه هاست مورد استفاده قرار می گیرد. در مقابل، فناوری های جدیدتر مبتنی بر اسیدهای نوکلئیک، مانند mRNA مورد استفاده در تعدادی واکسن های کووید-۱۹، و همینطور فناوری های مبتنی بر پروتئین، می توانند انعطاف پذیری، سرعت تولید و قابلیت توسعه مقیاس پذیرتری فراهم آورند.
فناوری نانوذرات پروتئینی خودآرا هم در لابراتوار ژو فقط جهت آنفولانزا توسعه نیافته است. این گروه پژوهشی ظرف یک دهه گذشته از این فنآوری برای طراحی نامزدهای واکسن ضد ویروس های مختلفی همچون هپاتیت C، ابولا و سایر فیلوویروس ها، ویروس سنسیشیال تنفسی یا RSV و HIV بهره برده است.
ژو اعتقاد دارد مجموعه این تحقیق ها فراتر از تولید چند واکسن آزمایشی مجزا است و می تواند به تشکیل یک تکنولوژی پلتفرمی برای طراحی واکسن های پروتئینی بر پایه ساختار مولکولی ویروس ها منجر شود. به بیان دیگر، ارزش اصلی این موفقیت شاید فقط در واکسن آنفولانزا نباشد؛ بلکه در یافتن روشی عمومی برای شناسایی نقاط حساس پروتئین های ویروسی، پایدارسازی آنها و سپس نمایش تعداد زیادی از نسخه های پایدار روی نانوذرات نهفته باشد.
این پژوهش در مجموع نشان میدهد که گاهی برای ایجاد یک تغییر بزرگ در طراحی واکسن، لازم نیست کل ساختار یک پروتئین از نو ساخته شود. در این مورد، تغییر تنها یک اسیدآمینه توانسته است ساختار پروتئین HA را پایدارتر کند و آنرا برای قرارگرفتن روی یک بستر نانوذره ای مناسب تر سازد. البته تبدیل این یافته آزمایشگاهی به یک واکسن انسانی مؤثر و ایمن همچنان به مطالعات گسترده تر و مراحل مختلف آزمایش بالینی نیاز دارد، اما مسیر جدیدی برای رویارویی با ویروسی گشوده شده است که سال هاست با تغییر مداوم چهره خود، سیستم ایمنی و دانشمندان را به یک بازی بی انتها تعقیب و گریز واداشته است.
بطور خلاصه محققان دریافتند این اسیدآمینه بر خلاف بسیاری از بقایای موجود در هسته تریمر که ماهیتی آب گریز دارند، تمایل بیشتری به برهم کنش با آب دارد. این ماندگاری بیشتر با تشکیل پاسخ ایمنی قوی تر همراه بود؛ موضوعی که از دیدگاه طراحی واکسن اهمیت زیادی دارد، چراکه غدد لنفاوی یکی از مراکز اصلی فعال شدن و سازمان دهی پاسخ ایمنی بدن هستند. همین طور از سال ۱۹۱۸ تاکنون، چهار همه گیری بزرگ آنفلوانزا رخداده است که ده ها میلیون قربانی بر جای گذاشته اند.
اگر پسندیدید لاک کنید:
(0)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان سایت امن در مورد این مطلب