Нановакцина повышает иммунитет мышей с метаболическим синдромом, опосредованным кишечным микробиомом

Новый класс биоматериала, разработанный исследователями из Корнелла для нановакцины против инфекционных заболеваний, эффективно повысил иммунитет у мышей с метаболическими нарушениями, связанными с кишечными бактериями - популяция, которая демонстрирует устойчивость к традиционным вакцинам против гриппа и полиомиелита.

Это первое исследование, в котором исследуется взаимосвязь между наноматериалами, иммунные ответы и микробиом, все более важная область исследований. Считается, что микробиом - совокупность микроорганизмов, живущих в организме, - играет решающую роль в здоровье человека.

«В этом документе подчеркивается, как микробиом может повлиять на наши инженерные вакцины и как мы можем преодолеть эти проблемы, разрабатывая передовые материалы, "сказал Анкур Сингх, доцент Школы механической и аэрокосмической инженерии Сибли (MAE) и Школы биомедицинской инженерии Meinig (BME).

Сингх является старшим автором книги «Иммуномодулирующие наногели преодолевают ограниченный иммунитет на мышиной модели метаболического синдрома, опосредованного кишечным микробиомом». "который был опубликован 27 марта в Достижения науки . Первый автор статьи - Мэтью Москера, докторант технических наук.

"Эта работа открывает новые, очень интересная область исследования того, как биологические факторы и основные заболевания влияют на эффективность установленных нановакцинов, "сказал Сингх, который также является членом Английского института точной медицины при Weill Cornell Medicine и недавно созданного Корнельского центра иммунологии. "Важнее, он показывает, как можно использовать эти искусственно созданные материалы и сделать их более применимыми для широких слоев населения, чтобы преодолеть иммунитет к вакцинам ».

Считается, что более трети американцев и четверть людей во всем мире страдают метаболическим синдромом. зонтик от нескольких заболеваний, включая ожирение, воспаление и инсулинорезистентность.

Микробиом кишечника является одним из факторов, которые могут вызвать метаболический синдром, и исследователи интересуются метаболическим синдромом, индуцированным микробиомом, потому что существуют доказательства, связывающие как микробиом, так и метаболические нарушения с иммунной системой.

"Понимание того, как микробиом влияет на будущие инженерные вакцины, имеет первостепенное значение с точки зрения общественного здравоохранения, "сказала Илана Брито, доцент кафедры биомедицинской инженерии и соавтор статьи. «Это исследование откроет новые возможности для изучения того, как определенные компоненты микробиома изменяют иммунные реакции. При разработке новых вакцин, будет важно разработать материалы, которые будут эффективны при различных составах микробиома ».

Предыдущие исследования показали, что традиционные вакцины против человеческого гриппа и полиомиелита не работают у мышей, у которых есть метаболические нарушения, вызванные нарушениями биомов их кишечника. "Это побудило нас изучить, что происходит с нановакцинами, которые могут быть лучше растворимых вакцин, чтобы лучше понять роль основного ожирения и воспаления, которое развивается при изменениях кишечника, "Сказал Сингх.

Нановакцины, которые обычно состоят из наноматериалов, могут поглощаться клетками иммунной системы и, как было обнаружено, вызывают более сильный иммунитет, чем традиционные растворимые вакцины в доклинических моделях.

Но исследователи обнаружили, что наиболее широко используемый тип нановакцины, изготовлен из сополимера молочной и гликолевой кислоты (PLGA), не очень эффективен у мышей с кишечным метаболическим синдромом. Когда исследователи тестировали нановакцины PLGA на мышах, он оказался менее успешным, чем они ожидали, даже с добавлением широко используемого иммуностимулятора.

"Мы спросили, Есть ли способы преодолеть этот ограниченный ответ путем разработки новых вакцин из наноматериалов? »- сказал Сингх.« Затем мы более подробно изучили новый класс материалов, которые модулируют иммунную систему, функционализированный пиридином поли (2-гидроксиэтилметакрилат), потенциал, который мы недавно обнаружили ».

Новый материал образовал стабильный наногель с белковыми антигенами, который оказался эффективным в условиях кишечного метаболического синдрома. Работая с Синтией Лейфер, доцент кафедры иммунологии Колледжа ветеринарной медицины, группа обнаружила, что этот новый материал стимулирует рецептор, распознающий признаки патогенной опасности микробов.

«Это исследование важно, потому что оно показывает, что эти наногели могут поставлять как антиген, так и адъювант, без необходимости в дополнительной иммуностимуляции, что, вероятно, способствует их более сильной иммунной активации и способности преодолевать ограничения, налагаемые болезнями или измененными микробиомами, - сказал Лейфер. - Иммуномодулирующая терапия - горячая тема, и подходы к иммуномодуляции на основе материалов находятся в зачаточном состоянии. С ними можно сделать так много ".

Хотя было установлено, что микробиом влияет на иммунную систему, Эти данные свидетельствуют о том, что нановакцины могут в свою очередь влиять на микробиом.

«Наноматериалы могут изменять состав микробиома кишечника - я думаю, что это имеет огромное значение для всей области и может иметь значение в дизайне материалов, "Он сказал." Является ли это причинным эффектом или причиной этого, не очень хорошо изучено - есть несколько гипотез, которые еще предстоит проверить, так что это будет будущая работа для нас ».

• Желудочно-кишечные симптомы у детей могут стать красным флагом для будущих проблем с психическим здоровьем
• Новая стратегия потенциального лечения рака печени, ассоциированного с HBV