Uji Lapangan Menunjukkan Ketepatan Teknologi Pelacakan Pemadam Kebakaran yang Mendobrak

Bioteknologi tanpa sel memungkinkan vaksin yang stabil di rak sesuai permintaan


Newswise – ITHACA, NY – Peneliti dari Cornell dan Northwestern University telah menemukan metode baru menggunakan ekstrak yang berasal dari bakteri rekayasa hayati untuk membuat vaksin yang melindungi dari infeksi yang mengancam jiwa yang disebabkan oleh bakteri patogen.

Karena teknologinya dapat dengan mudah dikonfigurasi ulang untuk musuh patogen yang berbeda dan dikeringkan dengan pembekuan untuk portabilitas dan penyimpanan bebas pendingin, ini bisa menjadi pendekatan yang mengubah permainan untuk memerangi infeksi, terutama di lokasi di mana akses ke obat-obatan semacam itu terbatas.

Makalah tim, “On-Demand Biomanufacturing of Protective Conjugate Vaccines,” diterbitkan 3 Februari di Science Advances. Penulis bersama makalah ini adalah Jessica Stark ’12, sekarang peneliti postdoctoral di Stanford University, dan mahasiswa doktoral Thapakorn Jaroentomeechai.

Proyek ini adalah iterasi terbaru dari kolaborasi berkelanjutan antara Matthew DeLisa, Profesor William L. Lewis di Smith School of Chemical and Biomolecular Engineering dan direktur Cornell Institute of Biotechnology, dan Michael Jewett, seorang profesor teknik kimia dan biologi di Northwestern University dan direktur Northwestern’s Center for Synthetic Biology, keduanya adalah penulis senior makalah ini.

Pada tahun 2018, tim mereka bersama-sama memelopori metode biomanufaktur bebas sel di mana bakteri E. coli yang direkayasa digunakan sebagai sejenis sasis. Bakteri tersebut dilengkapi dengan mesin biosintetik untuk glikosilasi protein – proses menempelkan karbohidrat kompleks ke protein – yang tidak dapat dilakukan E. coli secara alami. Bakteri ini kemudian digunakan untuk mendapatkan ekstrak bebas sel, yang diperkaya dengan semua bahan untuk membuat glikoprotein pesanan. Teknologi ini membuka pintu produksi terapi COVID-19 tanpa sel. Yang penting, menghilangkan kebutuhan akan sel hidup memberi banyak keuntungan, termasuk biaya barang yang lebih rendah dan produksi yang lebih cepat.

“Makalah baru ini adalah lompatan konseptual berikutnya untuk teknologi,” kata DeLisa. “Dengan mengubah komposisi struktur karbohidrat yang dibuat, kami dapat – sesuai desain – membuat glikoprotein yang berpotensi melindungi dari penyakit menular.”

Glikoprotein tertentu, yang dikenal sebagai vaksin konjugasi, telah lama dikenal sebagai agen yang ampuh dalam melawan infeksi bakteri. Misalnya, konjugat berperan penting dalam pemberantasan global jenis Haemophilus influenzae yang disebut penyakit Hib.

Vaksin konjugasi bekerja dengan mengemas antigen yang lemah, seperti karbohidrat, dengan pembawa protein yang lebih kuat untuk memaksimalkan respons sistem kekebalan. Mereka memerangi infeksi tertentu dengan menargetkan struktur karbohidrat kompleks – seperti polisakarida kapsul atau lipopolisakarida – yang menempel pada permukaan bakteri. Seperti halnya setiap manusia memiliki sidik jari yang unik, setiap spesies bakteri memiliki struktur polisakarida yang unik, dan ini dapat digunakan untuk membedakan antara patogen berbahaya dan bakteri ramah, seperti mikroba usus.

Namun, vaksin konjugasi sulit dan mahal untuk diproduksi. Proses multi-langkah membutuhkan budidaya patogen – untuk mengisolasi polisakarida yang akan ditargetkan – dan protein pembawa yang harus diproduksi secara massal secara terpisah. Kemudian kedua komponen tersebut perlu digabungkan dengan kimia konjugasi yang “berantakan” yang dapat menjadi tidak efisien dan sulit dikendalikan, menurut DeLisa. Budidaya bakteri patogen dalam skala besar juga cukup mahal karena bahaya biosafety dan tantangan logistik yang terkait.

“Teknologi yang kami ciptakan menghindari banyak masalah ini,” kata DeLisa. “Kami pada dasarnya melakukan proses multi-langkah dan memadatkannya menjadi satu langkah reaksi tunggal, di mana oligosakarida dan protein pembawa dibuat pada saat yang sama, dan kemudian dikonjugasikan bersama dalam satu wadah.”

Semua komponen reaksi, termasuk polisakarida, berasal dari sasis E. coli yang direkayasa, yang dengan sendirinya tidak bersifat patogen. Oleh karena itu, tidak perlu pernah menangani atau membudidayakan patogen, sehingga prosesnya jauh lebih aman daripada metode konvensional. Selain itu, meskipun ekstrak dapat digunakan segera setelah persiapannya untuk memproduksi dosis vaksin secara massal, ekstrak tersebut juga dapat diawetkan untuk digunakan di masa mendatang dengan pengeringan beku, yang mengurangi volume penyimpanan dan meningkatkan masa simpannya pada suhu kamar.

“Dengan sistem pengeringan beku ini, ekstraknya dapat segera ditimbun untuk produksi vaksin yang cepat sebagai respons terhadap pandemi dan dapat dengan mudah diangkut untuk produksi di tempat perawatan, yang dapat menciptakan peluang baru untuk produksi terdistribusi,” kata DeLisa. “Dan saat Anda membutuhkannya, Anda tinggal menambahkan setetes air. Proses rehidrasi mengaktifkan semua komponen reaksi dan pada dasarnya memulai proses pembuatan vaksin. “

Dengan menghilangkan kebutuhan akan rantai pasokan yang rumit dan pendinginan ekstrem, platform ini juga akan menjadi alat yang ampuh untuk wilayah dengan sumber daya rendah, yang seringkali tidak memiliki akses ke fasilitas mahal dan penyimpanan berpendingin.

“Kami cenderung membuat obat-obatan di fasilitas skala besar yang harganya bisa mencapai ratusan juta dolar atau lebih,” kata Jewett. “Kami juga harus mengandalkan rantai pasokan berpendingin. Masalah-masalah ini membatasi akses keseluruhan ke obat-obatan. Kami perlu memikirkan kembali pembuatan dan pengiriman obat. “

Teknologi tersebut, yang oleh tim disebut iVAX (kependekan dari in vitro ekspresi vaksin bioconjugate), telah menarik dukungan dari Bill & Melinda Gates Foundation, yang tahun lalu memberi para peneliti hibah benih $ 100.000 untuk mengembangkan teknologi untuk mengatasi penyakit diare di negara berkembang.

“Kami berharap dapat membuat kandidat vaksin universal melawan patogen diare dengan menggunakan teknologi tersebut,” kata DeLisa. “Kami memiliki pemahaman yang kuat tentang cara membuat konjugat ini, jadi sekarang kami mulai mengalihkan fokus kami ke lebih banyak aspek biomanufaktur. Kami juga sangat senang dengan kesempatan menggunakan keahlian kami untuk mengatasi masalah yang sangat mendalam yang bersifat global dalam hal cakupan. “

Rekan penulis termasuk mahasiswa doktoral Tyler Moeller; Taylor Stevenson, Ph.D. ’17; dan peneliti dari Universitas Northwestern.

Selain Gates Foundation, penelitian ini didukung oleh Defense Threat Reduction Agency; Yayasan Sains Nasional; Yayasan David dan Lucile Packard; dan program Dreyfus Teacher-Scholar.


Diposting Oleh : https://totohk.co/

About the author