Abstrak grafis. Kredit: ACS Central Science (2023). DOI: 10.1021/acscentsci.2c01473
Menguji kemanjuran kandidat vaksin biasanya merupakan proses yang panjang, dengan respons imun model hewan memakan waktu sekitar dua bulan.
Tim multi-institusi, dipimpin oleh Matt DeLisa, Profesor William L. Lewis di Smith School of Chemical Biomolecular Engineering, di Cornell Engineering, sedang mengembangkan metode yang jauh lebih cepat.
Menggunakan organoid berbasis biomaterial, yang dikembangkan di laboratorium mantan profesor Cornell Ankur Singh, sekarang di Sekolah Teknik Mesin Woodruff di Institut Teknologi Georgia, tim tersebut dapat menilai kekuatan respon imun hanya dalam beberapa hari.
“Ini tentang kemampuan menginterogasi kandidat vaksin dalam jumlah yang jauh lebih besar dalam satu percobaan, dan melakukannya lebih cepat,” kata DeLisa. “Kami dapat membuat profil potensi lusinan atau bahkan ratusan antigen vaksin subunit sekaligus, dan respons imunologis terhadap masing-masing dapat diamati hanya dalam empat hari.”
DeLisa dan Singh adalah rekan penulis senior dari “Profiling Germinal Center-like B Cell Responses to Conjugate Vaccines Using Synthetic Immune Organoids,” yang diterbitkan di ACS Central Science.
Rekan penulis utama adalah Tyler Moeller, Ph.D. ’21, ahli mikrobiologi di Angkatan Laut AS; dan Shivem Shah, Ph.D. ’20, sekarang menjadi mahasiswa di Columbia University School of Medicine.
Salah satu titik fokus lab DeLisa adalah jenis vaksin khusus yang dikenal sebagai glikokonjugat, yang melatih sistem kekebalan untuk merespons polisakarida spesifik yang ditemukan di bagian luar bakteri patogen atau sel ganas. Meskipun semua sel di alam dihiasi dengan banyak polisakarida berbeda pada permukaannya, glikokonjugat direkayasa khusus untuk menargetkan polisakarida unik yang hanya ada pada bakteri patogen atau sel kanker.
“Desain dan rekayasa glikokonjugat terhadap target penyakit yang berbeda merupakan bagian penting dari vaksinologi,” katanya. “Dalam kasus bakteri patogen, vaksin glikokonjugat biasanya menargetkan polisakarida terkait lipid yang dikenal sebagai polisakarida kapsuler atau lipopolisakarida, yang dapat dianggap sebagai sidik jari biomolekuler—dengan setiap jenis patogen menampilkan sidik jari polisakarida yang berbeda di permukaannya.”
Polisakarida permukaan luar ini mewakili “tumit Achilles” yang dapat membuat patogen rentan terhadap vaksin glikokonjugat yang menargetkan struktur karbohidratnya, kata DeLisa.
Vaksin mempromosikan pengelompokan reseptor sel B di pusat germinal, yang terbentuk saat vaksin memulai produksi antibodi dari sel B. Respons pusat germinal yang penting ini sulit dipelajari pada organisme hidup seperti tikus. Untuk mengatasi masalah ini, laboratorium Singh telah mengembangkan model laboratorium sistem kekebalan berdasarkan kultur organoid yang mempermudah penyelidikan seluk-beluk respons kekebalan.
Alih-alih harus menggunakan model tikus untuk mengkarakterisasi potensi glikokonjugat mereka — dan hanya mampu melakukan satu tes per hewan — protokol peneliti menggunakan jaringan dari satu tikus untuk membuat ratusan organoid imun, yang masing-masing dapat digunakan. untuk menilai kandidat vaksin yang berbeda.
“Katakanlah kita membuat ratusan kandidat vaksin ini, karena vaksin yang direkayasa dengan glikosida dapat dibuat dengan berbagai cara,” kata Singh. “Secara praktis tidak mungkin—dari sudut pandang personel, penggunaan hewan, dan finansial—memiliki ribuan model hewan untuk penelitian. Di sini, dari satu limpa tikus, kita dapat membuat ratusan organoid ini, yang kemudian dapat dibuat digunakan untuk mengubah pengujian vaksin pendahuluan menjadi proses yang disederhanakan yang hanya membutuhkan waktu beberapa hari untuk menyelesaikannya.”
Sel B pusat germinal merekapitulasi banyak aspek dari respons imun alami, termasuk produksi klon antibodi mutan yang memiliki rentang afinitas yang luas untuk antigen yang mengimunisasi seperti yang ditunjukkan oleh para peneliti. Keunggulan dari metode ini, kata Singh, adalah kemampuannya untuk juga menemukan antibodi dengan afinitas tinggi yang memiliki spesifisitas untuk antigen—dalam hal ini komponen polisakarida atau komponen protein—semuanya menggunakan satu jaringan tikus.
“Tidak ada yang pernah melakukannya,” katanya. “Kemampuan untuk mencari klon afinitas tinggi dari organoid, dan benar-benar menghasilkan kandidat antibodi kualitas terbaik dalam waktu singkat, bisa menjadi pengubah permainan.”
Untuk pekerjaan ini, tim menguji hanya dua kandidat vaksin glikokonjugat — satu dikenal sebagai imunogen yang kuat, dan satu lagi dikenal lebih lemah. Penilaian organoid mengkonfirmasi kekuatan relatif masing-masing kandidat.
“Biomamarker sel B organoid yang telah kami identifikasi sebenarnya adalah prediksi imunogenisitas yang lebih kuat dan lebih lemah dari dua kandidat uji kami,” kata DeLisa. “Jadi kami pikir semua bagian sekarang siap untuk studi lanjutan, di mana organoid imun digunakan untuk menyaring perpustakaan besar varian glikokonjugat untuk mengungkap desain yang paling kuat, yang sekarang sedang kami kerjakan.”
Pengujian lebih lanjut akan melibatkan jumlah yang lebih besar dan jenis kandidat vaksin yang berbeda, dan lebih banyak penyelidikan terhadap respon imun spesifik dan produksi antibodi yang ditimbulkan oleh jenis vaksin yang berbeda.
Informasi lebih lanjut: Tyler D. Moeller et al, Profiling Germinal Center-like B Cell Responses to Conjugate Vaccines Using Synthetic Immune Organoids, ACS Central Science (2023). DOI: 10.1021/acscentsci.2c01473
Disediakan oleh Universitas Cornell
Kutipan: Organoid yang ditunjukkan untuk mempercepat pengembangan vaksin yang direkayasa dengan glikosida (2023, 12 April) diambil pada 12 April 2023 dari https://medicalxpress.com/news/2023-04-organoids-shown-glycoengineered-vaccine.html
Dokumen ini tunduk pada hak cipta. Terlepas dari kesepakatan yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.