ارائه راهکار علمی تازه برای ساخت واکسن هپاتیت ب از طریق محققان ایرانی - سرگرمی تفریحی

به گزارش گروه علم و پیشرفت خبرنگاران به نقل از روابط عمومی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، فاطمه رضائی، دانشجوی دکتری مهندسی پزشکی گرایش بیومتریال) و مجری طرح ساخت و ارزیابی نانو ادجوانت پلیمری بر پایه ابریشم حاوی آنتی ژن هپاتیت ب گفت: عفونت هپاتیت ب، به نام یک مشکل بهداشتی در تمام دنیا شناخته شده است.

وی با بیان اینکه هپاتیت ب، یک بیماری عفونی است، گفت: بر اساس گزارش سازمان بهداشت دنیای (WHO) در سال 2017 میلادی، 257 میلیون انسان از ابتلا به ویروس هپاتیت ب رنج می برند.

به گفته محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر، ویروس هپاتیت ب (HBV)، یکی از مشهورترین عواملی است که باعث هپاتیت ویروسی می شود. HBV، می تواند موجب التهاب کبد، سیروز کبد و نهایتاً مرگ شود.

وی اضافه کرد: همه واکسن های هپاتیت ب، شامل آنتی ژن سطحی ویروس هپاتیت ب هستند و حضور این آنتی ژن در داخل واکسن ها به کمک ادجوانت باعث تولید آنتی ادی ضد این آنتی ژن شده که علیه عفونت آنتی ژن سطحی هپاتیت ب، مصونیت ایجاد می شود.

رضائی خاطر نشان کرد: در حال حاضر تولید و به کارگیری واکسن هایی با ایمنی زایی مناسب، از روش های مؤثر برای مقابله با بیماری های عفونی به حساب می آیند. بعضی از واکسن ها از میکروارگانیسم های ضعیف شده (واکسن های زنده) و یا پاتوژن های غیر فعال ساخته شده اند که این ترکیبات می توانند باعث تحریک شدید سیستم ایمنی شوند.

دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر اضافه کرد: از معایب این واکسن ها می توان به ایجاد واکنش های التهابی، نیاز به تلقیح مجدد برای داشتن پاسخ ایمنی مداوم و همچنین هزینه بالای تولید آن، اشاره کرد.

وی گفت: پیش از اینها نشان داده شده است که واکسن های زیر واحدی که از قسمت های مناسب آنتی ژن های پپتیدی و پروتئینی تشکیل شده اند، از ایمنی بالاتری نسبت به واکسن های مرسوم برخوردار هستند. اما مهمترین چالش در استفاده از واکسن های زیر واحدی، پایین بودن اندازه تحریک سیستم ایمنی از طریق آن ها است.

وی با بیان اینکه مهمترین راه برای رفع این مشکل، استفاده از ادجوانت ها است، گفت: ادجوانت ها ترکیباتی هستند که به ایمونوژن ها (آنتی ژن) اضافه می شوند تا از طریق تحریک سلول های دندریتیک (سلول های عرضه کننده آنتی¬ژن)، بتوانند پاسخ ایمنی شدیدتری را ایجاد کنند.

وی اضافه کرد: به منظور اثر بخشی واکسن تزریقی، نیاز است که واکسن مورد نظر در سه دوره به بیمار تزریق شود که این خود می تواند مشکلاتی را برای افراد به وجود آورد. در حال حاضر یکی از ادجوانت هایی که به منظور افزایش ایمنی زایی واکسن هپاتیت ب به آن اضافه می شود، آلوم (از ترکیبات آلومینیوم) است. آلوم، تنها ادجوانت تأیید شده برای کاربردهای کلینیکی انسانی است.

وی اضافه کرد: در فرمولاسیون کلیه واکسن های هپاتیت ب که مجوز ورود به بازار دارویی را گرفتند، از آلوم به نام ادجوانت استفاده شده است. این ادجوانت به طور گسترده استفاده می شود. اثرات مضر آلوم کم است اما واکنش های آلرژیک و سمیت عصبی مشاهده شده است.

محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر اضافه کرد: به طور طبیعی، دوزهای کم آلومینیوم از طریق کلیه ها دفع می شوند، اما تحت شرایط خاصی به نام مثال زمانی که عملکرد کلیه ها کاهش می یابد، آلومینیوم در بدن انباشته شده و می تواند به سم تبدیل شود. سطوح بالای آلومینیوم در بدن به شکل قابل ملاحظه ای بر مغز و بافت استخوان اثر می کند و همچنین مسمومیت آلومینیوم به صورت بالقوه به بیماری آلزایمر مرتبط می شود.

وی با بیان اینکه واکسن های حاوی آلوم، نیاز به چندین تزریق در زمان مناسب پشت سر هم، برای به دست آوردن پاسخ ایمنی بهینه و طولانی مدت دارند، گفت: اما انجام این کار در کشورهای در حال توسعه، برای نگه داری نرخ ایمنی زایی بالا در برنامه ایمنی زایی چندگانه، بسیار مشکل است؛ بنابراین توسعه ادجوانت های ایمن و سیستم های رهایش واکسن برای دستیابی طولانی مدت به پاسخ های ایمنی، نیاز است.

وی اضافه کرد: پروتئین ابریشم، یک پلیمر دارای تأییدیه سازمان غذا و داروی ایالات متحده آمریکا (FDA) است که به طور موفقیت آمیز به نام نخ بخیه و سیستم های رهایش دارو و پروتئین ، کاربرد دارد. این پروتئین، خصوصیات مکانیکی بسیار عالی، فرآیند فعال سازی قابل انعطاف و زیست سازگاری بسیار بالایی دارد.

وی با بیان اینکه طی دهه اخیر تلاش های زیادی در جهت بکارگیری علم نانوبیوتکنولوژی در راستا ساخت نانوذرات مناسب جهت انتقال اجزای سازنده واکسن ها، نظیر آنتی ژن های پپتیدی، پروتئینی و اسید نوکلئیکی اجرا شده است، نام کرد: حامل های ذره ای می توانند به نام سیستم تحویل آنتی ژن موثر عمل کنند و بنابراین برداشت آنتی¬ژن از طریق سلول های ارائه دهنده آنتی ژن مانند ماکروفاژها و یا سلول های دندریتیک را، افزایش دهند.

وی ادامه داد: حامل های آنتی ژن بر پایه ذره، به نام منبعی برای رهایش کنترل شده آنتی ژن هستند، بنابراین اندازه در دسترس بودن آنتی ژن برای سلول های ایمنی را افزایش داده و همچنین کیفیت پاسخ ایمنی افزایش می یابد.

رضائی گفت: حامل های ذره ای توانایی حفاظت از آنتی ژن علیه تخریب تا زمانی که به سلول های ایمنی تحویل داده شوند را، دارند. در این میان، نانوذرات زیست تخریب پذیر بر پایه پلیمرهای زیست سازگار از اهمیت بسزایی برخوردار بوده اند.

وی گفت: از مزایای نانوذرات زیست تخریب پذیر می توان به سهولت استفاده از آن ها در جهت تحریک سیستم ایمنی، امکان بارگذاری همزمان آنتی ژن های متنوع بر روی آن ها و عدم تغییر ساختار آن ها در محیط درون تنی اشاره کرد.

وی تأکید کرد: کاربرد نانوذرات فیبروئین ابریشم، به خاطر مزیت هایی مانند زیست سازگاری، تخریب کنترل شده، شکل و اندازه ذرات، بارگذاری دارو و رهایش دارو توسعه پیدا کرده است.

محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر گفت: یکی از اصلی ترین مزایای استفاده از فیبروئین ابریشم به نام حامل دارویی، انجام فرایندها در محیط آبی برای بارگذاری داروهای حساس مانند پروتئین ها و نوکلئوئیک اسیدهای درمانی است که باعث ایجاد مقاومت های خوب برای حل شدن و جلوگیری از تخریب های آنزیمی و گرمایی ناخواسته می شود.

وی با بیان اینکه فیبروئین ابریشم یک پلیمر بسیار زیست سازگار است که خصوصیات منحصر به فرد و خصوصیات عملکردی خاصی دارد، گفت: مزیت استفاده از فیبروئین ابریشم در کاربردهای پزشکی، به دلیل خصوصیات مکانیکی عالی، نرخ تخریب آهسته و فرایندپذیری در محیط آبی است.

رضائی با تأکید بر اینکه، پروتکل استخراج و خالص سازی ابریشم، آسان و از نظر هزینه ای بسیار مناسب است و همچنین این پلیمر، یک پلیمر طبیعی و بومی کشور خودمان است، گفت: واکسن مؤثر بر علیه ویروس هپاتیت ب، نزدیک به 20 سال است که در دسترس است. اما برای پاسخ ایمنی بهینه، نیاز است که در نهایت 3 بار تزریق در زمان مناسب، پشت سر هم انجام شود.

وی با بیان اینکه ادجوانت ها باید از نظر شیمیایی تا حد امکان خنثی بوده و ترجیحاً زیست تخریب پذیر باشند تا از بدن به سهولت دفع شوند، گفت: در صورت استفاده از ادجوانت، باید غلظت و اندازه آنتی ژن در هر دوز واکسن، کاهش یابد. از سوی دیگر باید در دسترس و هزینه تولید آن مناسب بوده تا از نظر تجاری مقرون به صرفه باشد.

وی گفت: در این پژوهش با استفاده از پلیمر طبیعی فیبروئین ابریشم، نانو ادجوانتی مناسب در جهت بارگذاری آنتی ژن سطحی هپاتیت ب طراحی شد؛ این نانو ادجوانت توانست به صورت عاملی در جهت ذخیره آنتی ژن سطحی هپاتیت ب، عمل کند.

وی خاطر نشان کرد: از دلایل مهم استفاده از فیبروئین ابریشم می توان به زیست سازگاری و نرخ

زیست تخریب پذیری مناسب، ظرفیت بالای بارگذاری مولکول های مختلف بر روی آن، قابلیت اندوسیتوز به داخل سلول، رهایش کنترل شده مولکول های مختلف و نیمه عمر بالا در سیستم گردش خون، اشاره کرد.

وی خاطر نشان کرد: تعداد کشورهایی که تولید ادجوانت می کنند بسیار محدود و بسیار کمتر از کشورهایی است که واکسن تولید می کنند. یعنی در حقیقت شرکت های واکسن سازی متعدد در دنیا برای واکسن های مختلف از ادجوانت¬های یکسانی استفاده می کنند و اصولاً تکنولوژی مهم و اصلی در تولید واکسن ها، ادجوانت است.

وی با اشاره به کاربرد این تحقیق گفت: نتایج این تحقیق در صنعت ساخت واکسن سازی قابل استفاده است. در این پژوهش، نانوذرات فیبروئین ابریشم به نام نانو ادجوانت برای بارگذاری آنتی ژن سطحی هپاتیت ب، معرفی شدند. نتایج نشان دادند که یکپارچگی ساختاری، ساختار دوم و سوم آنتی ژن سطحی هپاتیت ب در طول و بعد از ساخت فرمولاسیون آسیب ندیده است.

وی خاطر نشان کرد: مطالعه جذب سلولی نشان داد که نانوذرات بارگذاری شده به طور موثری از طریق سلول های ماکروفاژ جذب شدند. سطح آنتی بادی Total IgG، IgG1 و IgG2a اختصاصی علیه آنتی ژن سطحی هپاتیت ب تولید شده در تست حیوانی از طریق گروه جذب فیزیکی، به طور قابل توجهی بالاتر از اندازه تولید شده از طریق گروه های اتصال شیمیایی و واکسن تجاری ساخت انستیتوپاستور ایران بود.

وی تاکید کرد: بنابراین، به نظر می رسد نانوذرات فیبروئین ابریشم انتخاب مناسب و امیدوار کننده ای به نام حامل برای آنتی ژن هستند. با این حال، برای افزایش قدرت ایمنی این نانو ادجوانت، تحقیقات بیشتر و استفاده از بوستر دوز (دوز یادآور) مورد نیاز است.

محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر گفت: در این پژوهش آزمون های حیوانی هم اجرا شده است. امیدواریم بتوانیم در ادامه کار برای افزایش قدرت ایمنی این نانو ادجوانت، تحقیقات بیشتر و آزمون های مرتبط با بوستر دوز (دوز یادآور) را انجام دهیم.

رضائی با اشاره به ویژگی و مزیت های رقابتی طرح گفت :با توجه به بررسی های اجرا شده و مطالعات اجرا شده، استفاده از پلیمر فیبروئین ابریشم به نام نانو ادجوانت جهت استفاده در واکسن هپاتیت ب، تا به امروز صورت نگرفته است و این کار برای اولین بار در این طرح انجام گرفته است.

وی خاطر نشان کرد: در ارتباط با سیستم های رهایش دارویی بر پایه پروتئین، فیبروئین ابریشم یک پلیمر طبیعی مفیدی است که برای رهایش مولکول های پروتئینی و پپتیدی مورد استفاده قرار می گیرد. متأسفانه مطالعات کمی نقش نانوساختار فیبروئین ابریشم در سیستم های رهایش پروتئینی را بررسی کرده اند.

رضائی ادامه داد: توسعه و بررسی نانو و میکروذرات شامل آنتی ژن های جذب شده یا بدام افتاده به نام ادجوانت واکسن، ضروری است و استفاده از آن ها به جای استفاده از آلوم، برای توسعه بهتر ادجوانت های جایگزین و کم کردن ایمنی زایی مکرر، پیشنهاد می شود.

رضائی گفت: این مطالعه نشان داد که نانوذرات فیبروئین ابریشم با ویژگی هایی همچون زیست سازگاری،

زیست تخریب پذیری و توانایی کنترل رهایش آنتی ژن، می تواند به نام یک نانو ادجوانت برای توسعه موثرتر فرمول های واکسن پیشنهاد شود.

رضائی گفت: ادجوانت تولید شده با این ترکیب در نوع خود در دنیا بی نظیر است و ایده آن برای استفاده در واکسن هپاتیت ب، برای اولین بار در این پروژه مطرح و مورد بررسی قرار گرفته است. البته علیرغم تولید علم در این زمینه از طریق این پروژه، هنوز تا تجاری شدن محصول فاصله زیادی وجود دارد که امیدواریم با حمایت جدی از آن در آینده ای نه چندان دور محقق شود.

گفتنی است این طرح بین دانشگاه صنعتی امیرکبیر و انستیتوپاستور ایران به صورت مشترک تعریف و اجرایی شده است؛ همچنین اساتید راهنمای این پروژه، آقای دکتر حمید کشوری عضو هیأت علمی دانشکده مهندسی پزشکی دانشگاه صنعتی امیرکبیر و آقای دکتر محمد علی شکرگزار عضو هیأت علمی انستیتوپاستور ایران بوده اند. علاوه بر آن، آقای دکتر مهدی فرخی و خانم دکتر دلارام درود اعضای هیأت علمی انستیتوپاستور ایران، از اساتید مشاور این پروژه بوده اند.

همچنین، نتایج این طرح در مجله Biomaterials science (Impact Factor= 6.183) در سال 2021 به چاپ رسیده است.