วัคซีนมาลาเรีย: การศึกษาหนูเผยให้เห็นว่านักวิทยาศาสตร์ใกล้ชิดกว่าที่เคย

เป็นไปได้ไหมที่จะกำจัดมาลาเรีย

มันเป็นคำถามที่นักวิจัยหลายคนต่อสู้และมีการเสนอแนวคิดมากมาย สาเหตุที่ทำให้ไข้มาลาเรียได้รับความสนใจอย่างมากก็คือโรคนี้เป็นหนึ่งในโรคที่อันตรายถึงตายโดยมีผู้ติดเชื้อถึง 200 ล้านคนและฆ่ามากกว่า 500,000 คนต่อปีโดยทารกในแอฟริกาที่ต้องเสียชีวิตส่วนใหญ่

โรคนี้เป็นภาระอย่างมากต่อมนุษยชาติเศรษฐกิจที่เป็นอันตรายและการพัฒนาสังคม ตามศูนย์ควบคุมและป้องกันโรคการรักษาโรคมาลาเรียมีค่าใช้จ่ายในแอฟริกาเกือบ 12 พันล้านเหรียญสหรัฐต่อปี รายงานพบว่ามีผู้ป่วยเกือบ 1,700 รายได้รับการวินิจฉัยเป็นประจำทุกปีในสหรัฐอเมริกาโดยปกติแล้วจะเป็นคนที่เพิ่งเดินทางไปยังภูมิภาคเอเชียและแอฟริกาซึ่งเป็นโรคที่เกิดเฉพาะถิ่น

ดูเพิ่มเติม: สุนัขมาลาเรียดมกลิ่นอาจเป็นกุญแจสำคัญในการตรวจหาสัญญาณตั้งแต่เนิ่นๆ

หลายทศวรรษที่ผ่านมานักวิจัยกำลังทำงานในแนวความคิดแปลกใหม่ที่เรียกว่า“ วัคซีนป้องกันการแพร่เชื้อ” วัคซีนนี้แตกต่างจากวัคซีนทั่วไปที่ปกป้องผู้รับจากการเกิดโรค ที่นี่วัคซีนป้องกันการแพร่เชื้อของปรสิตที่ทำให้มาลาเรียจากมนุษย์ที่ติดเชื้อไปยังยุง

เมื่อมนุษย์ได้รับวัคซีนเช่นนั้นจะมีแอนติบอดีจำเพาะเกิดขึ้นในเลือด เมื่อยุงกัดและกินเลือดของมนุษย์ที่ติดเชื้อทั้งปรสิตและแอนติบอดีจะถูกนำขึ้นสู่ท้องของยุง แอนติบอดียึดติดกับปรสิตและยับยั้งการพัฒนาของยุง เพื่อป้องกันไม่ให้ยุงแพร่เชื้อไปยังบุคคลอื่น

แนวคิดนี้ชัดเจน แต่ยังไม่ได้รับการทดสอบในการทดลองขนาดใหญ่

Liposomes: ผู้ให้บริการวัคซีน

วัคซีนทำงานโดยแสดงชิ้นส่วนของจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรค ส่วนนั้นไม่ก่อให้เกิดโรค แต่ให้ร่างกายมีตัวอย่างของผู้บุกรุกเพื่อให้สามารถเตรียมแอนติบอดีที่จะแท็กจุลินทรีย์และติดฉลากเพื่อทำลาย

เพื่อพัฒนาวัคซีนที่มีศักยภาพซึ่งกระตุ้นการตอบสนองของแอนติบอดีที่แข็งแกร่งการเลือกโปรตีนจากสิ่งมีชีวิตที่ทำให้เกิดโรคเป็นสิ่งสำคัญ นักวิทยาศาสตร์มีโปรตีนเฉพาะที่จุลินทรีย์ผลิตเพื่อขัดขวางวัคซีน สำหรับงานของเราเราเลือกโปรตีนที่ได้รับการศึกษาอย่างดีชื่อ Pfs25 ซึ่งพบได้บนพื้นผิวของปรสิตมาลาเรีย

ปรสิตแสดงโปรตีนนี้บนพื้นผิวของมันเมื่อมีการพัฒนาใน midgut ของยุง Pfs25 เป็นโปรตีนเป้าหมายสำหรับวัคซีนป้องกันการส่งผ่านได้รับการทดสอบทางคลินิกแล้วในการทดลองระยะที่ 1 อย่างไรก็ตามความคืบหน้ามี จำกัด นั่นเป็นเพราะตัวของมันเองโปรตีน Pfs25 ทำให้เกิดการสร้างแอนติบอดีจำเพาะที่อ่อนแอเท่านั้น

ในวิธีการอื่นนักวิจัยได้ดำเนินการตามขั้นตอนเพื่อดัดแปลงพันธุกรรม PFS25 ที่ได้รับการดัดแปลงและมีประสิทธิภาพสำหรับการทดลองทางคลินิกอื่น ๆ โดยทั่วไปวิธีการดังกล่าวมีแนวโน้ม แต่มีความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นได้ที่โปรตีนเป้าหมายไม่ได้เลียนแบบโปรตีนธรรมชาติในปรสิต

เราเชื่อว่าวัคซีนชนิดใหม่ที่รวมไลโปโซมอาจเป็นตัวเลือกที่น่าสนใจสำหรับการเสริมวัคซีนป้องกันการแพร่เชื้อ แอดจูแวนท์เป็นส่วนประกอบของวัคซีนอีกชนิดหนึ่งที่ทำให้ภูมิคุ้มกันตอบสนอง ไลโปโซมเป็นทรงกลมกลวงที่ทำจากโมเลกุลไขมัน

ข้อดีของไลโปโซมเมื่อเทียบกับโปรตีน Pfs25 เพียงอย่างเดียวก็คือพวกมันสามารถช่วยส่งมอบโปรตีนปรสิตให้เซลล์ภูมิคุ้มกันมากขึ้น เซลล์เหล่านี้รับวัคซีน liposomal และกระตุ้นการผลิตแอนติบอดีมากขึ้นจากนั้นจึงกำหนดเป้าหมายปรสิตเพื่อการทำลายและป้องกันโรค

ทีมของ Jonathan Lovell ได้พัฒนาไลโปโซมเป็นวัคซีนเพื่อต่อสู้กับโรคมาลาเรีย ในปี 2558 ทีมงานของดร. โลเวลล์คิดหาวิธียึดโปรตีนให้กับไลโปโซมโดยติดเข้ากับกรดอะมิโนจำนวนหนึ่งที่เรียกว่าฮิสทิดีนแท็ก แท็กทำงานคล้ายสมอที่ยึดโปรตีนกับไลโปโซม

การเพิ่มโมเลกุลที่ประกอบด้วยโคบอลต์ซึ่งมีโครงสร้างคล้ายกับวิตามินบี 12 ทำให้โครงสร้างของโปรตีนไลโปโซมมีความเสถียร

กำจัดการแพร่กระจายของมาลาเรีย

ห้องปฏิบัติการ Lovell ได้พัฒนาวัคซีนที่ใช้ไลโปโซมที่มีโคบอลต์เจือด้วยซึ่งแสดงโปรตีนปรสิตบนพื้นผิว

การทำให้วัคซีนนี้เป็นเรื่องง่าย เมื่อเรามีโคบอลต์ไลโปโซมและโมเลกุล Pfs25-histidine เราก็แค่ผสมส่วนเหล่านี้เข้าด้วยกันและโครงสร้างก็จะเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ เมื่อไลโปโซม Pfs25 นี้ถูกฉีดเข้าไปในหนูก็จะส่งผลให้มีปริมาณแอนติบอดีสูง

แอนติบอดีในหนูถีบจักรยับยั้งการพัฒนาของปรสิตในลำไส้ของยุง ดังนั้นเราคาดหวังว่าเมื่อยุงที่ไม่ได้รับเชื้อกัดคนที่ติดเชื้อปรสิตมาลาเรียเลือดที่ดูดขึ้นจะถือปรสิตและแอนติบอดีของมนุษย์ที่จะป้องกันปรสิตจากการทวีคูณในลำไส้ของแมลง

เมื่อเราทดสอบวัคซีนนี้ในหนูสัตว์จะผลิตแอนติบอดีอย่างต่อเนื่องมากกว่า 250 วัน แอนติบอดีเหล่านี้ที่ผลิตขึ้นในช่วงเวลานี้ป้องกันการพัฒนาของปรสิตมาลาเรียตลอดช่วงเวลานี้

ก้าวไปข้างหน้า

คุณสมบัติที่มีคุณค่าอีกประการหนึ่งของโคบอลต์ไลโปโซมคือเราสามารถติดโปรตีนที่หลากหลายจากขั้นตอนต่าง ๆ ของการพัฒนาปรสิตเพื่อสร้างอนุภาคที่ก่อให้เกิดการผลิตแอนติบอดีหลายชนิด - แต่ละเป้าหมายมีลักษณะเฉพาะของปรสิต ผลการศึกษาของเราแสดงให้เห็นว่าโปรตีนมาลาเรีย 5 ชนิดที่แตกต่างกันสามารถยึดติดกับพื้นผิวไลโปโซม

ดูเพิ่มเติมที่: นักวิทยาศาสตร์ค้นพบว่ามาลาเรียปรสิตต่อต้านยาเสพติดได้อย่างไร

แอนติบอดีจากหนูที่ได้รับอิมมูโนกับลิโปโซมซึ่งมีโปรตีนหลายชนิดได้รับการยอมรับว่าพัฒนาปรสิตหลายขั้น ผลลัพธ์ดูเหมือนจะสดใส ในอนาคตเราวางแผนที่จะสำรวจความปลอดภัยของวัคซีนนี้และจะใช้กับมาลาเรียชนิดอื่นหรือไม่

ขั้นตอนต่อไปของเราคือทดสอบวัคซีนในสัตว์อื่น ในที่สุดจุดมุ่งหมายคือการแปลเทคโนโลยีนี้เป็นการทดลองทางคลินิกของมนุษย์และประเมินว่าเทคโนโลยี liposome และกลยุทธ์การฉีดวัคซีนป้องกันการแพร่เชื้อเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพในการป้องกันการแพร่กระจายของโรคมาลาเรียหรือไม่

บทความนี้ถูกตีพิมพ์ครั้งแรกในการสนทนาโดย Wei-Chiao Huang และ Jonathan Lovell อ่านบทความต้นฉบับที่นี่