乾燥した結合型ワクチンは凍結しませんでした

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乾燥した結合型ワクチンは凍結しませんでした
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科学者たちは結合型ワクチンを作成しました。その最終生産段階では、注射のわずか1時間前に少量の水を加えるだけで済みます。この時点まで、ドライミックスは冷蔵を必要としないため、遠隔地に輸送することができます。 Science Advancesに掲載された研究の著者によって提案されたシステムは、さまざまな細菌性病原体に対して再構築することができます。

結合型ワクチンは通常、免疫刺激性担体タンパク質に結合した病原性細菌特異的多糖抗原(莢膜または外膜の成分)で構成されています。このようなワクチンは、細菌感染を防ぐための最も安全で効果的な方法の1つです。たとえば、結合型ワクチンの使用により、世界中で肺炎球菌および髄膜炎菌感染症の発生率が大幅に減少しました。しかし、安全性と有効性が証明されているにもかかわらず、世界中の子供たちの約30%しかワクチン接種を受けておらず、ワクチンへのアクセスの欠如が依然として最も回避可能な感染症の原因となっています。

現在、結合型ワクチンの製造は困難で費用がかかります。従来の製造方法では、キャリアタンパク質を培養病原菌から得られた多糖抗原と化学的に組み合わせます。病原体の大規模培養は危険で費用がかかります。さらに、抗原と担体タンパク質を化学的に組み合わせると、多糖類の構造が変化し、ワクチンの有効性が低下する可能性があります。

大量ワクチン接種のもう1つの障害は、ワクチンの輸送と保管の問題です。多糖類の腐敗を防ぐために凍結が必要です。経済的およびロジスティック上の問題により、特に低中所得国では、ワクチンを国民に提供することが困難になっています。一例として、室温で最大4日間保存できる髄膜炎菌ワクチンは、熱帯アフリカでのワクチン接種のコストを半減させました。したがって、科学者たちは、ワクチンの製造と輸送のコストを削減し、さまざまな温度での薬剤の安定性を高める、統一された救命技術を探しています。

この点で、研究者の注目は、合成生物学が以前から提供してきた技術である無細胞タンパク質合成に惹かれています。このアプローチにより、生細胞ではなく細菌溶解物(消化された細菌)を使用してタンパク質を生産することができます。このようなシステムの利点はたくさんあります。必要な量の物質を1つの試験管でわずか数時間で得ることができます。生産プラットフォーム(細胞溶解物)は、凍結、乾燥、室温での輸送、少量の水での再構成が可能です。同時に、システム自体は安全です。生きている病原細胞はありません。脅威はありません。

Michael Jewettが率いるノースウェスタン大学の科学者たちは、同様のプラットフォームを使用して、さまざまな細菌性病原体に対するワクチンを作成することを提案しています。研究の著者によって記述されたワクチンを作成するための一般的なスキームは次のとおりです:最初に、病原性細菌のそれらの遺伝子は、ワクチンに必要な多糖類を生産することを可能にする大腸菌の安全な株に導入されます。次に、細菌細胞全体を消化し、ワクチン担体タンパク質をコードする遺伝子を持つプラスミドを試験管に加えます。

得られた混合物は、凍結、乾燥、および室温での輸送が可能である。必要に応じて、試験管に水を加えるだけで、担体タンパク質の合成反応と抗原との結合が始まります。反応には1時間かかります。その後、得られた物質の濃度は、人に免疫応答を誘発するのに十分です。

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提案されたワクチン製造プロセスの一般的な図

科学者たちは最初に、8つの異なる担体タンパク質の無細胞合成をテストしました。必要な物質の最終濃度は、1ミリリットルあたり50〜650マイクログラムの範囲でした。 2つのタンパク質はほぼ100%溶解し、その濃度はそれぞれ1ミリリットルあたり200マイクログラムと500マイクログラムでした。 8つのタンパク質のうち7つについて、生成物の収量が異なる温度(摂氏25度、30度、37度)でほぼ同じであったことは注目に値します。したがって、担体タンパク質を合成するステップのために正確な温度を維持する必要はない。

研究者らは、グラム陰性菌である野兎菌によって引き起こされる病気である野兎病に対する実験的ワクチンを作成することを決定しました。細菌の感染量は低く、病気はエアロゾル病原体を介して伝染する可能性があります。 F. tularensisに対するワクチンがまだ存在しないという事実にもかかわらず、それに対する免疫の形成における細菌のリポ多糖の役割はすでに示されています。科学者たちは、安全な大腸菌株を、野兎菌のリポ多糖の形成を引き起こす遺伝子で形質転換しました。研究者たちは、人間にとって非常に危険な外膜の成分の1つであるリピドA(エンドトキシン)がその構造を変えて毒性を失うように、桿菌のゲノムを事前に変更したことは注目に値します。さらに、科学者たちは、細菌の抗原と担体タンパク質を組み合わせる反応を実行する酵素の発現に必要な遺伝子を大腸菌に提供しました。しばらくして、細菌を切断し、混合物を担体タンパク質遺伝子を保有するプラスミドと融合させた。その結果、多糖類と生成されたタンパク質を組み合わせる効率は69±5%でした。

タンパク質合成と化合物反応の全プロセスは1時間かかり、最大の生成物は45〜75分の時間間隔で観察されました。反応結果は、摂氏21度から37度までの広い温度範囲で同じでした。製品の濃度(1ミリリットルあたり20ミリグラム)は、臨床的に重要な濃度の2〜20倍であるため、1ミリリットルに複数回のワクチンを含めることができます(現代のワクチンは、無駄を減らすために1つのアンプルに複数回の投与でパッケージされることがよくあります) 。

このようなプラットフォームでさまざまなワクチンを作成する可能性を示すために、研究者らは、2つの病原性大腸菌株に対するワクチンも作成しました。1つは低所得国で下痢を引き起こし、もう1つは尿路感染症を引き起こします。

ワクチンの免疫原性は、F。tularensisに対する防御抗体のレベルが対照群と比較して少なくとも2桁増加したマウスで首尾よくテストされました。マウスが受けた免疫は、致死量の野兎菌からマウスを保護しました。

パンデミックの状況では、開発中のコロナウイルスワクチンが最も注目を集めています。最近、スプートニクワクチンの第3段階の試験結果が発表されました。記事「注入された-そして何?」のリビジョンN + 1 covidに対するワクチンがどのような保護を与えることができるか、そしてワクチンの切望された用量をすでに受けた人々がどのように振る舞うべきかを伝えます。

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