Malaria vaccin: Musstudie avslöjar forskare är närmare än någonsin

Är det möjligt att utrota malaria?

Det är en fråga som många forskare har begått, och många idéer har föreslagits. Anledningen till att malaria har fått mycket uppmärksamhet är att det är en av de dödligaste sjukdomarna, smittar 200 miljoner människor och dödar mer än 500 000 årligen, med spädbarn i Afrika som drabbas av de flesta dödsfall.

Sjukdomen är en stor belastning för mänskligheten, skadliga ekonomier och social utveckling. Enligt Centers for Disease Control and Prevention kostade malariabehandlingar Afrika nästan 12 miljarder dollar per år. Rapporter har visat att nästan 1 700 fall diagnostiseras årligen i USA, vanligtvis hos personer som nyligen har rest till regioner i Asien och Afrika där sjukdomen är endemisk.

Se även: Malaria-sniffande hundar kan vara nyckeln till tidigt livsbesparande upptäckt

Under några årtionden har forskare arbetat med en ny idé som heter "transmissionsblockerande vaccin". Detta vaccin skiljer sig från traditionella vacciner som skyddar mottagaren från att få sjukdomen. Här blockerar vaccinet överföringen av parasiten som orsakar malaria från en infekterad mänsklig värd till myggor.

När en människa får ett sådant vaccin genereras specifika antikroppar i blodet. När en mygga bidrar och intar blod från en smittad människa tas både parasiten och antikroppen upp i myggans mage. En gång inuti myggan fäster antikroppen parasiten och hämmar dess utveckling. Detta förhindrar myggan att överföra sjukdomen till en annan person.

Konceptet är djärvt men har ännu inte testats i storskaliga försök.

Liposomer: En vaccinbärare

Ett vaccin fungerar genom att visa kroppen en del av den sjukdomsframkallande mikroben. Själva delen orsakar inte sjukdom men ger kroppen en förhandsvisning av invaderaren så att den kan förbereda antikroppar som kommer att märka mikroben och märka den för destruktion.

Att utveckla ett kraftfullt vaccin som inducerar ett starkt antikroppsvar är valet av protein från den sjukdomsframkallande organismen kritisk. Forskare hemma på specifika proteiner som mikroberna producerar för att spika vaccinet. För vårt arbete valde vi ett väl studerat protein som heter Pfs25, som finns på malariaparasitens yta.

Parasiten visar detta protein på dess yta när det utvecklas i myggans midgut. Pfs25 som målprotein för transmissionsblockeringsvaccin har kliniskt testats i fas I-studier; Framstegen har emellertid varit begränsad. Det beror på att Pfs25-proteinet i sig utlöser endast svag produktion av specifika antikroppar.

I andra tillvägagångssätt har forskare vidtagit åtgärder för att genetiskt manipulera en modifierad och mer potent Pfs25 för andra kliniska prövningar. I allmänhet lovar sådana tillvägagångssätt, men det finns viss risk för att målproteinet inte precis efterliknar det naturliga proteinet på parasiten.

Vi tror att en ny typ av vaccin som inkorporerar liposomer kan vara en lovande kandidat för ett transmissionsblockande vaccinadjuvans. Ett adjuvans är en annan vaccinkomponent som förstärker immunsvaret. Liposomer är ihåliga sfärer från fettmolekyler.

Fördelen med liposomerna, jämfört med bara Pfs25-proteinet, är att de kan hjälpa till att leverera mer parasitprotein till immunceller. Dessa celler upptar liposomala vacciner och utlöser produktionen av fler antikroppar som sedan riktar sig mot parasiten för destruktion och blockerar sjukdomen.

Jonathan Lovells team har utvecklat en liposom som ett vaccin för att bekämpa malaria. År 2015 tänkte Dr. Lovells team hur man förankrar proteiner till liposomen genom att fästa dem i en sträng aminosyror som kallas en histidin-tagg. Taggen fungerar som ett ankare som fäster proteinet till liposomen.

Att tillsätta en koboltinnehållande molekyl, med en struktur som liknar vitamin B12, gjorde liposom-proteinstrukturen stabil.

Eliminera spridningen av malaria

Lovelllabben utvecklade ett koboltslångat liposombaserat vaccin som visar parasitproteinerna på dess yta.

Att göra detta vaccin är enkelt. När vi har koboltliposomer och Pfs25-histidinmolekylerna, blandar vi helt enkelt dessa delar och strukturerna bildar sig spontant. När denna Pfs25 liposom injiceras i möss utlöser den höga antikroppar.

Antikropparna i mössen hindrade utvecklingen av parasiter i myggans tarm. Så vi förväntar oss att när en oinfekterad mygga biter en person som är infekterad med malariaparasiten, kommer blodet som det suger upp att bära parasiten och de mänskliga antikropparna som kommer att förhindra att parasiten multipliceras i insektsmassan.

När vi testade detta vaccin hos möss fortsatte djuren att producera antikroppar i mer än 250 dagar. Dessa antikroppar som produceras under denna period förhindrade utvecklingen av malariaparasiten under hela denna period.

Går vidare

Ett annat värdefullt drag hos koboltliposomen är att vi kan fästa en mängd proteiner från olika stadier av parasitutveckling för att skapa en partikel som utlöser produktionen av många typer av antikroppar - var och en inriktar sig på en unik del av parasiten. Våra resultat visade att fem distinkta malariaproteiner kunde fästas på liposomytan.

Se även: Forskare upptäcker hur malarial parasiter blev resistenta mot droger

Antikropparna från möss immuniserade med liposomer som bär flera proteiner kände igen många stadier av parasitutveckling. Resultaten verkar lovande. I framtiden planerar vi att undersöka säkerheten för detta vaccin och om det kommer att fungera för olika arter av malaria.

Vårt nästa steg är att testa vårt vaccin i andra djur. Slutligen är målet att översätta denna teknik till mänskliga kliniska prövningar och bedöma huruvida liposomtekniken och strategin för överföring av blockeringsvaccin är ett effektivt verktyg för att förebygga spridningen av malaria.

Denna artikel publicerades ursprungligen på The Conversation av Wei-Chiao Huang och Jonathan Lovell. Läs den ursprungliga artikeln här.