Tento průlom připravuje společnost Biotech na přípravu miliardy dávek vakcíny za méně než měsíc

S novou bioprodukční platformou iVAX mohou zdravotničtí pracovníci snadno přidávat vodu do zkumavky pomocí lyofilizovaných složek vakcíny. Voda spouští chemickou reakci, která aktivuje bezbuněčný systém a mění jej na katalyzátor, který v případě potřeby vytvoří použitelné léky. Uznání: Justin Muir

Membrány odkrývají potenciál pro obrovský nárůst výroby bezbuněčných vakcín

Prasknutím buněčné membrány Northwestern University syntetičtí biologové objevili nový způsob čtyřnásobného výnosu vakcín na bázi bílkovin, což významně rozšiřuje přístup k potenciálně život zachraňujícím lékům.

V únoru vědci představili novou platformu pro bioprodukci, která dokáže rychle vytvořit regálově stabilní vakcíny na místě péče a zajistí, aby nezlyhaly kvůli chybám při přepravě nebo skladování. Ve své nové studii tým zjistil, že obohacení bezbuněčných extraktů o buněčné membrány – komponenty potřebné k výrobě konjugovaných vakcín – významně zvýšilo výtěžky jejich lyofilizované platformy.

Práce připravuje půdu pro rychlou výrobu léků, které se zabývají růstem bakterií rezistentních na antibiotika a také nových virů, a to 40 000 dávek na litr denně, což stojí asi 1 $ za dávku. Tímto tempem by tým mohl pomocí reaktoru o objemu 1 000 litrů (zhruba o velikosti velkého zahradního pytle na odpad) vygenerovat 40 milionů dávek denně a dosáhnout miliardy dávek za méně než měsíc.

„Prostě jsme si toho všimli COVID-19„všichni jsme si uvědomili, jak důležité je být schopen vyrábět drogy, kdykoli a kdekoli je potřebujeme,“ řekl Michael Jewett ze společnosti Northwestern, který studii vedl. „Tato práce změní způsob výroby vakcín, včetně biologické připravenosti a reakce na pandemii.“

Výzkum bude publikován v časopise 22. dubna 2021 Příroda komunikace.

Jewett je profesorem chemického a biologického inženýrství na McCormick School of Engineering v Northwestern a ředitelem Centra pro syntetickou biologii v Northwestern. Jasmine Hershewe a Katherine Warfel, oba postgraduální studenti v Jewettově laboratoři, jsou spoluautory článku.

Nová produkční platforma – nazývaná in vitro exprese konjugovaných vakcín (iVAX) – je umožněna bezbuněčnou syntetickou biologií, což je proces, při kterém vědci odstraňují vnější stěnu (nebo membránu) buňky a využívají její vnitřní zařízení. Vědci poté umístili tento repasovaný stroj do zkumavky a lyofilizovali jej. Přidání vody spouští chemickou reakci, která aktivuje bezbuněčný systém a mění jej na katalyzátor, který v případě potřeby vytvoří použitelné léky. Díky stabilní poloze v regálech po dobu šesti měsíců nebo déle platforma eliminuje potřebu komplikovaných dodavatelských řetězců a extrémního chlazení, což z ní činí výkonný nástroj pro vzdálené nebo slabé úpravy zdrojů.

V předchozí studii použil Jewettův tým platformu iVAX k výrobě konjugovaných vakcín na ochranu před bakteriálními infekcemi. V té době repasovali molekulární stroje z Escherichia coli, aby vyrobili jednu dávku vakcíny za hodinu, což stálo asi 5 $ za dávku.

“Bylo to stále příliš drahé a výnosy nebyly dostatečně vysoké,” řekl Jewett. “Stanovili jsme si cíl dosáhnout 1 $ za dávku a tohoto cíle jsme dosáhli zde.” Zvyšováním výnosů a snižováním nákladů jsme si mysleli, že bychom mohli usnadnit lepší přístup k lékům na záchranu života. “

Jewett a jeho tým zjistili, že klíč k dosažení tohoto cíle spočívá v buněčné membráně, která je v bezbuněčné syntetické biologii obvykle vyřazována. Po rozbití se membrány přirozeně znovu spojí do vezikul, sférických struktur, které nesou důležité molekulární informace. Vědci charakterizovali tyto vezikuly a zjistili, že zvýšené koncentrace vezikul by mohly být užitečné při výrobě komponent pro proteinové terapie, jako jsou konjugované vakcíny, které působí vazbou cukrové jednotky – jedinečné pro patogen – na nosný protein. Tím, že se tělo naučí rozpoznávat tento protein jako cizí látku, ví, jak vytvořit imunitní odpověď, aby na něj zaútočilo, když se s ním znovu setkáme.

Vázat tento cukr na nosičový protein je však obtížný a složitý proces. Vědci zjistili, že buněčná membrána obsahuje stroje, které umožňují cukru vázat se snadněji na bílkoviny. Obohacením extraktů vakcín tímto zařízením vázaným na membránu vědci významně zvýšili výtěžky použitelných dávek vakcíny.

„Pro různé organismy se téměř 30% genomu používá ke kódování membránových proteinů,“ uvedla spoluautorka studie Neha Kamat, která je odbornou asistentkou biomedicínského inženýrství ve společnosti McCormick a specialistou na buněčné membrány. „Membránové proteiny jsou opravdu důležitou součástí života. Když se naučíme, jak efektivně využívat membránové proteiny, můžeme skutečně zlepšit bezbuněčné systémy. “

Odkaz: „Zlepšení bezbuněčné syntézy glykoproteinů charakterizací a obohacením nativních membránových vezikul“ 22. dubna 2021, Příroda komunikace.
DOI: 10.1038 / s41467-021-22329-3

Studii podpořila Agentura pro obranu nebezpečí (ocenění HDTRA1-15-10052 / P00001), Národní vědecká nadace (čísla ocenění 1936789 a 1844336), Výzkumná laboratoř pro vynikající letectví (číslo ocenění FA8650-15-2 -5518), Bill & Melinda Gates Foundation (číslo ocenění OPP1217652), David and Lucile Packard Foundation a Camille Dreyfus Teacher-Scholar Program.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Houby mohou léčit bakterie a obohatit půdu o živiny

Aeroskulární mykorhizní houby se rozprostírají přes dlouhé vláknité struktury zvané krásně až k zemi. Krásy, menší než lidské vlasy, lze vidět mezi kořeny...

Světlo zapíná barvy a vzory objektů

Nový systém využívá ultrafialové světlo, které se promítá na objekty natřené barvou aktivující světlo, ke změně reflexních vlastností barvy a vytváření obrazů během několika...

Ne! Je pravděpodobnější, že žádosti o půjčku zpracované kolem poledne budou zamítnuty

Úředníci bankovních půjček pravděpodobněji budou schvalovat žádosti o půjčky dříve a později během dne, zatímco „únava z rozhodování“ kolem poledne je spojena s nedodržováním...

Náročné modely před oddělením v Bothnian Bay

19. dubna 2021 Mořský led na severu Baltského moře vykazuje některé přesvědčivé vzory, než se na jaře roztaví a setře. Na rozdíl od mořského ledu, který...

Výjimečná biologická rozmanitost ve 14,7 milionu let starém tropickém deštném pralese a osvětluje vývoj

Ekologická rekonstrukce bioty Zhangpu. Obrazový kredit: NIGPAS Nově objevený miocénní biom osvětluje vývoj deštného pralesa Mezinárodní výzkumná skupina vedená profesorem WANG Bo a profesorem SHI...

Newsletter

Subscribe to stay updated.