Εξατομικευμένα εμφυτεύσιμα εμβόλια με αντιγονικά προενεργοποιημένα μακροφάγα

Abstract

The role of the immune system is to recognize antigens, respond by humoral or cellular reactions, eliminate the foreign stimuli and develop specific memory. The development of immune response against an antigenic stimulus has been exploited in the context of vaccines that are being developed to prevent or ameliorate the effects of future pathogen infections. In order to avoid virulence, second generation vaccines consisting of defined antigenic peptides or recombinant protein sub-units, need the simultaneous administration of adjuvants to enhance immune responsiveness.However, adjuvants are responsible for several side-effects. In addition, because of the extended polymorphism of histocompatibility antigens, the selection of specific noninfectious antigenic epitopes might not be effectively presented by all individuals. To overcome these problems, a system allowing natural antigen loading and presentation in vitro and further activation of the immune response in vivo, was developed. Such technology leads to personalized implantable vaccines. Thus, pre-activated macrophages naturally seeded with the antigen will be absorbed on implantable surfaces able to stimulate the development of immune response. Such approach eliminates side effects due to the non-specific stimulation of adjuvants, while leaving the natural selection mechanism of antigen loading in antigen presenting cells to choose the right antigenic epitope for each individual. The implantable surfaces to be used herein consist of 3D micro-textured Si scaffolds fabricated by ultrafast lasers. The application of such technology to humans will be of great importance opening novel areas of research and treatment.

Ο ρόλος του ανοσοποιητικού συστήματος είναι η αναγνώριση και η καταπολέμηση των αντιγόνων με χυμικές και κυτταρικές ανοσοαποκρίσεις, με στόχο την εξάλειψη των ξένων ερεθισμάτων και την ανάπτυξη ειδικής μνήμης. Η ανάπτυξη ανοσοαπόκρισης έναντι ενός αντιγόνου έχει αξιοποιηθεί στο πλαίσιο των εμβολίων, τα οποία αποτελούν αντικείμενο ανάπτυξης για την πρόληψη ή βελτίωση των αποτελεσμάτων μελλοντικών παθογόνων μολύνσεων. Προκειμένου να αποφευχθεί η μολυσματικότητα, τα εμβόλια δεύτερης γενιάς κατασκευάστηκαν από καθορισμένα αντιγονικά πεπτίδια ή ανασυνδιασμένες υπομονάδες πρωτεινών, τα οποία όμως χρειάζονται ταυτόχρονη χορήγηση ανοσοενισχυτικού για την επαγωγή της ανοσοαπόκρισης.Ωστόσο, τα ανοσοενισχυτικά είναι υπεύθυνα για πολλές παρενέργειες και επιπλέον, λόγο του εκτεταμένου πολυμορφισμού των αντιγόνων ιστοσυμβατότητας, η επιλογή συγκεκριμένων μη λοιμωδών αντιγονικών επιτόπων μπορεί να μην είναι εξίσου αποτελεσματική για όλα τα άτομα. Για να ξεπεραστούν τα προβλήματα αυτά πραγματοποιήθηκε ανάπτυξη ενός συστήματος που να επιτρέπει τη φυσική "φόρτωση" και παρουσίαση αντιγόνων in vitro και την περαιτέρω ενεργοποίηση της ανοσολογικής απόκρισης in vivo.Μια τέτοια τεχνολογία οδηγεί σε εξατομικευμένα εμφυτεύσιμα εμβόλια, όπου μακροφάγα εμβολιάζονται με το αντιγόνο με φυσικό τρόπο και αφού ενεργοποιηθούν, προσκολλώνται σε εμφυτεύσιμες επιφάνειες και είναι σε θέση να ενισχύσουν την έναρξη ανοσολογικής απόκρισης. Μια τέτοια προσέγγιση εξαλείφει τις παρενέργειες που οφείλονται στη μη ειδική διέγερση των ανοσοενισχυτικών, αφήνοντας το φυσικό μηχανισμό επιλογής "φόρτωσης" αντιγόνου στα αντιγονοπαρουσιαστικά κύτταρα ώστε να επιλεγεί ο κατάλληλος αντιγονικός επίτοπος για κάθε άτομο. Οι εμφυτεύσιμες επιφάνειες αποτελούνται από ικριώματα πυριτίου με τρισδιάστατη μικρο- και νανο- υφή και κατασκευάζονται με τη χρήση λέιζερ υπερταχεών παλμών. Η εφαρμογή της τεχνολογίας αυτής σε ανθρώπους θα είναι μεγάλης σημασίας για το άνοιγμα νέων τομέων στην έρευνα και τη θεραπεία.