Jedes Jahr wird der Ansatz der Grippe Saison löst eine medizinische Ratespiel mit Leben und Tod Folgen. Es gibt viele verschiedene Stämme von Grippe und sie variieren von Jahr zu Jahr. So muss jeder Saison Behörden eine Vermutung zu machen und sagen , die Hersteller des Grippe sie sollten Impfstoffe gegen Varianten erzeugen .
Auch wenn dieses System funktioniert , können Grippe -Erkrankungen 3.000 bis 49.000 Amerikaner jährlich zu töten, nach den Centers for Disease Control and Prevention . Eine schlechte Vermutung oder das unerwartete Auftauchen eines virulenten Stamm könnte die Zahl der Todesopfer höher zu senden.
Vor diesem Hintergrund Stanford Forscher berichten vielversprechende Schritte in Richtung auf die Schaffung eines universellen Grippe-Impfstoff , eine, die schneller produziert werden konnten und bieten umfassenderen Schutz als die virusspezifische Impfstoffe auf dem Markt.
Die Forscher detailliert ihre Arbeit in der aktuellen Ausgabe der Proceedings der Nationalen Akademie der Wissenschaften. Das Team wurde von chemischen und bioengineer James R. Swartz , der das James H. Clark Professor an der School of Engineering ist geführt.
Ihre Annäherung ergibt sich aus einem besseren Verständnis der Struktur einer Schlüsselprotein auf der Oberfläche des Grippevirus , und ein neues Verfahren zur Herstellung von Impfstoffen auf der Grundlage dieses Verständnisses .
Eine Grippe-Virus besteht aus verschiedenen Proteinen. Vorstehende von der Oberfläche des Virus gibt Hunderte von Kopien des Proteins Hämagglutinin ( HA) . Jede Kopie HA ähnelt einem Pilz, mit einem Kopf und einem Schaft . Der Leiter der HA hilft festzustellen, die Virulenz von einem bestimmten Stamm von Grippe.
Heutigen Impfstoffe basieren auf inaktivierten Viren, die die Köpfe HA Proteine enthalten basiert . Wenn eine Grippeschutzimpfung in unseren Blutkreislauf injiziert wird, sieht unser Immunsystem die HA Kopf als ein Ziel , und erzeugt Antikörper zu kämpfen , was scheint, eine Infektion sein.
Unterrichten des Immunsystems , um ein Ziel zu erkennen ist die Essenz der Impfung. Wenn wir nach dem Aufstehen geimpft , um die Grippe ausgesetzt sind , wird unser Immunsystem zu erkennen, grundiert und Beseitigung des eindringenden Virus , bevor es ausreichend Kopien uns krank machen replizieren.
Swartz und seine Kollegen stützen ihre neuen Impfstoffansatz auf dem Verständnis, dass , während der Kopf des Grippevirus ändert sich von Jahr zu Jahr , bleibt die Proteinschaftim Laufe der Zeit mehr konstant.
Theoretisch sollte ein Impfstoff, der auf dem Schaft umfassender Schutz gegen verschiedene Stämme von Grippe , und vielleicht bieten universellen Schutz . Darüber hinaus, da der Stamm von Jahr zu Jahr relativ konstant bleibt , sobald unser Immunsystem produziert Antikörper gegen dieses Antigen , vielleicht mehr Saison Schutz möglich sein.
Aber dieser Ansatz bleibt experimentellen und noch nicht an Patienten getestet.
Das Stanford- Papier auf den ersten Schritt in der Entwicklung eines solchen universellen Impfstoff konzentriert : die Schaffung eines Protein Stamm -Fragment, das in die Blutbahn injiziert werden kann , kurz gesagt, die Schaffung eines Ziels oder Antigens , um die Aufmerksamkeit der unser Immunsystem anziehen und lösen ein effektive Verteidigung .
Yuan Lu, ein Postdoc-Stipendiat in Swartz Labor und Mitglied des Forschungsteams , skizzierte den Prozess in der PNAS Papier beschrieben.
Die Forscher begann mit einem DNA-Abschnitt , der die Anweisungen für die Proteinstruktur für einen wichtigen Stamm des Grippe , die enthalten H1N1 Virus, das die Pandemie von 1918 verursacht und wiederholte in abgeschwächter Form im Jahr 2009 .
Die Forscher begannen mit der DNA-Sequenz , die das gesamte HA-Protein , sowohl Kopf und Schaft definiert .
Sie subtrahiert dann die DNA, die für den Kopf. So bearbeitete ihre DNA-Strang nur enthalten Sie den Anweisungen für die Herstellung des Proteins Stamm.
Das Stanford-Team verwendet eine relativ neue und experimentelle Verfahren , um das virale Stamm herzustellen. Dieser Vorgang wird als zellfreie Proteinsynthese ( CFPS ) .
Zu verstehen, wie funktioniert CFPS schreiben Lassen Sie uns , wie Proteine in der Natur gemacht .
Innerhalb aller Zellen sind molekulare Maschinen namens RNA-Polymerasen und Ribosomen. Diese RNA- Polymerasen und Ribosomen "lesen" DNA , Proteine auf der Basis der Anweisungen des genetischen Codes hergestellt werden.
In zellfreien Proteinsynthese , Büste Wissenschaftlern offen Bakterienzellen , um ein Molekular goop , die eine Menge von diesen Ribosomen enthält. Wissenschaftler wissen, wie sie ihre DNA Anweisungen direkt an diese Proteinfabriken zu übertragen.
Der Vorteil CFPS ist, dass es Proteine in ein paar Stunden im Vergleich zu ein paar Wochen oder sogar ein paar Monaten , das ist, wie lange es dauert, um Proteine, die für Grippe-Impfstoffe unter Verwendung der Verfahren, die für medizinische Zwecke zugelassen sind heute machen zu produzieren.
Die Stanford- Forscher verwendeten diese CFPS Prozess zu erstellen und zu verfeinern, ein virales Protein Stammzellen , die als experimenteller Impfstoff-Antigen wäre .
Dazu mussten sie zwei grundlegende Probleme zu lösen.
Zunächst produzierte das CFPS Verfahren eine Einzelstrang- Protein oder Monomer . Aber die HA Stamm ist ein Trimer oder drei identischen Monomeren zusammengeflochten .
Zweitens war die biotechnologisch Antigen zunächst nicht löslich. Mit anderen Worten , es konnte nicht in eine flüssige Impfstoffform .
Denken Sie daran, dass alles, was mit einer DNA-Sequenz gestartet. Herstellung des Antigen beteiligt Zuführen einer DNA-Sequenz in die molekulare goop enthaltende RNA Polymerasen und Ribosomen, Extrahieren des viralen Proteins Stiele und Bestimmen, ob sie löslich Trimere , die zumindest das Potential, injizierbare Antigene hatten geschaffen.
Die Forscher gingen obwohl Dutzende von Experimenten, um Monomere, die in lösliche Trimeren falten könnte zu produzieren. Proteine bestehen aus kleineren Bausteinen , den Aminosäuren hergestellt . Ändern der Struktur des Proteins Stamm daher beteiligt Bearbeiten der DNA an spezifischen Aminosäuren zu ändern, laufen diese neuen Anweisungen wieder durch die Ribosomen- Fabriken, Extrahieren des fertigen Produkts und der Prüfung der Ergebnisse .
Es dauerte Dutzende von Versuchen über zwei Jahre , aber schließlich die Forscher gefüttert ein DNA- Code in die CFPS Prozess und erstellt eine lösliche virale Stamm Protein, das eine gute Antigen sein könnte. Das ist, was sie in der PNAS Papier zu melden.
"Das war ein harter Prozess", sagte Swartz . "Viele Labors haben versucht, ein HA- Schaft Impfstoff zu entwickeln und wir sind froh , diese Beiträge geleistet haben . "
Viele Schritte verbleiben, bevor die Forschung weiß, ob diese virale Stammansatzergibt eine bessere Grippe-Impfstoff . Als nächstes wird Swartz und sein Team ihre Stammprotein an eine virusähnlichen Partikel zu befestigen. Die Idee ist es, ein größeres, besseres Ziel , mit denen , um eine Immunantwort hervorzurufen System erstellen.
Sollte dies erfolgreich erweisen würde der neue Impfstoffkandidaten müssen Sicherheits- und Wirksamkeitstests in Tieren unterzogen , und schließlich , in großem Umfang menschliche klinische Studien.
Es steht viel auf dem Spiel. Aktuelle Schätzungen beziffern die weltweiten Todesopfer von Grippe -Erkrankungen auf zwischen 250.000 und 500.000 Personen pro Jahr .
" Dies ist ein wichtiges Projekt für die Weltgesundheit ", sagte Swartz , unter Hinweis darauf , dass der Impfstoff nicht nur breit wirksam gegen verschiedene Stämme von Grippe , aber billig , um so zu produzieren , dass sie weit verbreitet werden können. " Das sind große Herausforderungen, aber wir sind entschlossen, die Mühe. "