Гідрогель підвищив ефективність вакцин

Імунна відповідь на вакцину може бути більш сильною, тривалою і якісною при її підшкірному введенні на гідрогелевому носії, йдеться в статті в. Гідрогель забезпечив повільніше вивільнення вакцинного препарату, що, як вважають автори, призвело до поліпшення аффінного дозрівання антитіл - антигенна специфічність виявилася в 1000 разів вищою, ніж при болюсному введенні вакцини.

Вакцинація - простий і дієвий метод профілактики інфекційних захворювань. Щоб вакцина була ефективною, вона повинна викликати специфічну імунну відповідь і накопичення антитіл, здатних боротися з конкретною інфекцією. Для цього, в свою чергу, необхідна зустріч спеціалізованих клітин імунної системи з антигеном. Однак при вакцинації загальноприйнятими методами імунні клітини встигають взаємодіяти з антигеном лише протягом одного-двох днів, в той час як при виникненні інфекції, тобто при природній зустрічі з патогеном, імунні клітини бувають схильні до впливу антигена протягом тижня, а то й двох.

Група дослідників зі Стенфордського університету під керівництвом Еріка Аппеля (Eric A. Appel) припустила, що ефективність вакцинації можна підвищити, якщо вакцинний препарат вводити не болюсно (тобто введенням відносно великого обсягу рідини ін'єкційно), а на гідрогелі підшкірно. Для цього вони створили полімерний багатокомпонентний гель, що складається з гідроксипропілметилцелюлози з пришитим додециловим залишком (HPMC ‑ _C12) і поліетиленгліколь-b-півілактатних наночастинок. Головна гідність гібридних гелів типу «полімер-наночастинки» полягає в нековалентній і динамічній взаємодії полімеру з наночастинками, через що такі гідрогелі краще справляються з поступовим вивільненням доставленої речовини в тканини і загалом більш податливі - їх можна легко ввести під шкіру пацієнта за допомогою шприца.

Для експерименту вчені використовували два види гелю: «1:5 «, в якому на одну масову частку HPMC _{‑ C}12 припадало п'ять часток наночастинок, і» 2:10 ", з двома масовими частками HP_MC ‑ C12 на десять часток наночастинок відповідно. Як модель суб'єднаної вакцини використовували суміш овальбуміну, що грає роль антигена, і поліінозинової:поліцитидилової кислоти (poly (I:C)) як ад'ювант, які часто застосовують для посилення імунної відповіді на антиген. Автори зазначають, що ці модельні об'єкти легко замінити на будь-які суб'єднання вакцини та ад'юванти.

Щоб оцінити швидкість вивільнення вакцини з гідрогелевого носія, дослідники скористалися овальбуміном з флуоресцентною міткою Alexa Fluor 647 і на мишах протягом чотирьох тижнів зі зміни флуоресценції міченого овальбуміну спостерігали зменшення його кількості в місці введення гідрогелю. Також вчені стежили за зміною кількості самого гідрогеля. Таким чином вони з'ясували, що період напіввідання овальбуміну в гелі "1:5 «становить 3,4 дня, а для гелю» 2:10 «- 7,7 дня, що говорить про дійсно відносно повільне вивільнення вакцинного препарату з носія, причому більш стійким виявився гідрогель» 2:10».

Про ефективність вакцини дозволяє судити якість викликаної нею імунної відповіді. В даному випадку його оцінювали за концентрацією антитіл до овальбуміну в сироватці крові мишей після підшкірного введення вакцини на гідрогелі і болюсним методом. Виявилося, що пікова концентрація овальбумін-специфічних антитіл була в два-три рази вище у мишей, яким ввели вакцину на гідрогелі. Також дослідники відзначають, що гідрогелевий носій сам по собі проявив слабкі ад'ювантні властивості, при цьому не вдалося виявити ні антитіл до складових частин гібридного гідрогелю в крові мишей, ні помітних рубцевих змін в місцях підшкірного введення вакцини на гідрогелі.

Найбільш примітне відкриття полягає в тому, що аффінність (тобто міцність пов'язування з антигеном) поліклональної популяції антитіл з сироватки крові мишей, яким вводили вакцину на гідрогелевому носії, виявилася в 1000 разів вище, ніж у мишей, вакцинованих болюсним введенням препарату, причому як для гелю "1:5 «, так і для гелю» 2:10». Автори пояснюють це тим, що більш тривала взаємодія антигенпрезентуючих клітин з вакциною збільшує і період аффінного дозрівання антитіл, призводячи до більш ефективної імунної відповіді.

Вчені роблять акцент на тому, що запропонований гібридний полімерний носій зручний для використання з будь-якими суб'єднавчими вакцинами спільно з ад'ювантами, що залишає широкий простір для подальшого вивчення цього методу доставки вакцинного препарату.

Гідрогелям давно шукають застосування в біомедицині і цілком успішно знаходять. З їх допомогою вже навчилися створювати об'ємні моделі органів з живими клітинами, а не так давно пройшов першу фазу клінічних випробувань гідрогель VentriGel, що покращує роботу серця після інфаркту міокарда.