محققان موسسه ویستار (The Wistar Institute) در همکاری با پژوهشگران دانشکده پزشکی پرلمن دانشگاه پنسیلوانیا (Perelman School of Medicine) و شرکت زیست فناوری اینوویو (INOVIO)، فناوری جدیدی در حوزه واکسیناسیون توسعه داده‌اند که DNA پلاسمیدی را با یک سامانه انتقال مبتنی بر نانوذرات لیپیدی (LNP) ترکیب می‌کند.
در مطالعات بالینی ثابت شد: نسل جدید نانوحامل‌ها اثربخشی واکسن‌ها را افزایش می‌دهند
دکتر دیوید واینر (David B. Weiner)، معاون اجرایی موسسه ویستار و استاد برجسته موسسه خیریه دبلیو. دبلیو. اسمیت (W.W. Smith Charitable Trust) در تحقیقات مربوط به واکسن‌های DNA، از محققان برجسته این حوزه است. این پژوهش که به سرپرستی نیکولاس تورسی (Nicholas Tursi)، دانشجوی دکتری آزمایشگاه واینر انجام شده است، به بررسی بهینه‌سازی فرمولاسیون‌های لیپیدی برای تثبیت DNA در نانوذرات لیپیدی و بهبود کارایی انتقال آن پرداخته است.
روش‌های مبتنی بر لیپید، از جمله نانوذرات لیپیدی، تاکنون در فرمولاسیون و انتقال RNA موفق بوده‌اند و در برخی داروهای پروتئینی نیز کاربرد یافته‌اند. اما استفاده از این فناوری برای DNA به دلیل ماهیت دو رشته‌ای و اندازه بزرگ‌تر آن همواره چالش‌برانگیز بوده و پایداری مورد نیاز را نداشته است. این پژوهش نشان داده که می‌توان با تغییر فرمولاسیون نانوذرات لیپیدی، DNA را به‌طور مؤثر تثبیت کرد و قابلیت استفاده از آن را در واکسن‌ها بهبود بخشید.
واکسیناسیون با DNA معمولاً از طریق دستگاه‌های خاصی انجام می‌شود که جذب مؤثر DNA توسط سلول‌های محل تزریق را تسهیل می‌کند و ایمنی قوی سلولی در برابر عوامل بیماری‌زا ایجاد می‌کند. اما با استفاده از نانوذرات لیپیدی برای انتقال DNA، امکان تزریق این واکسن‌ها به‌صورت معمولی (با سرنگ) فراهم شده و همچنین ایمنی هومورال را افزایش می‌دهد.
در این مطالعه، تیم تحقیقاتی با استفاده از مدل DNA-LNP حاوی ژن هم‌آگلوتینین (HA) ویروس آنفلوانزا، نحوه تنظیم فرمولاسیون نانوذرات لیپیدی برای بهبود پایداری و کارایی واکسن را بررسی کردند. نتایج نشان داد که افزایش نسبت N/P (نسبت بین نانوذرات لیپیدی و ساختار DNA) باعث بهبود پروفایل ذرات، کاهش اندازه نانوذرات و افزایش پاسخ‌های ایمنی می‌شود.
یکی از نکات کلیدی این مطالعه، بررسی مکانیسم‌های ایمنی القاشده توسط DNA-LNP بود. نتایج نشان داد که این واکسن‌ها الگوی منحصربه‌فردی از فعال‌سازی سیستم ایمنی ذاتی را ایجاد می‌کنند که با واکسن‌های mRNA و واکسن‌های پروتئینی همراه با ادجوانت متفاوت است. این فعال‌سازی اولیه، مقدمه‌ای بر توسعه پاسخ‌های ایمنی تطبیقی مؤثرتر، از جمله پاسخ‌های قوی آنتی‌بادی و سلول‌های T است.
محققان دریافتند که DNA-LNP حاوی HA در مقایسه با واکسن‌های مرجع mRNA و پروتئینی، پس از تنها یک دوز، ایمنی قوی و بادوامی ایجاد می‌کند. این پاسخ‌ها در مدل‌های حیوانی بیش از یک سال پس از ایمن‌سازی پایدار باقی ماندند. همچنین، آزمایش‌های انجام‌شده روی مدل خرگوش نشان داد که این واکسن‌ها پاسخ قوی آنتی‌بادی و سلول‌های T را ایجاد می‌کنند که در فاز حافظه سیستم ایمنی نیز تداوم دارند.
یکی از آزمایش‌های کلیدی این پژوهش، بررسی اثربخشی واکسن DNA-LNP حاوی ژن پروتئین اسپایک ویروس SARS-CoV-۲ در مدل زنده عفونت کرونا بود. نتایج نشان داد که تنها یک دوز از این واکسن، از بروز بیماری و مرگ‌ومیر در مدل‌های آزمایشی جلوگیری کرد. این یافته‌ها نشان‌دهنده ظرفیت بالقوه این فناوری برای توسعه واکسن‌های مؤثر علیه بیماری‌های ویروسی نوظهور است.
این مطالعه، پشتیبان ادامه توسعه واکسن‌های DNA مبتنی بر نانوذرات لیپیدی به‌عنوان یک روش نوین در واکسیناسیون است. توانایی این فناوری در القای پاسخ‌های ایمنی قوی و بادوام نشان‌دهنده پتانسیل آن برای تکمیل روش‌های موجود و حتی تبدیل‌شدن به یک پلتفرم نسل جدید در ایمن‌سازی است.
