Nghiên cứu vật liệu sinh học phát triển mạnh mẽ trong những năm gần đây trong những trường đại học có các khoa nghiên cứu lĩnh vực này. Vùng nghiên cứu và phạm vi của vật liệu sinh học khác nhau, nhưng đều đặt mục tiêu chung là thúc đẩy sự phát triển và kết dính các tế bào trong cơ thể, được sử dụng trong những tình huống tái tạo mô và cấy ghép. Nhưng khái niệm này cũng có thể được ứng dụng trong hệ thống miễn dịch.

 

Văcxin tiểu đơn vị là vắc xin sử dụng protein hoặc các bộ phận protein của virus để kích hoạt phản ứng miễn dịch, được coi là một trong những văcxin an toàn nhất, nhưng các protein được sử dụng có thể không kích hoạt được phản ứng miễn dịch mạnh và an toàn, virus có thể biến đổi để trốn tránh khả năng tế bào miễn dịch phát hiện. Vật liệu sinh học có thể cung cấp sự trợ giúp tăng tế bào kháng nguyên chống virus.

David Mooney, GS kỹ thuật sinh học tại Harvard và Viện Kỹ thuật sinh học Wyss, và một nhóm các nhà khoa học đưa ra phương pháp kết hợp các phần của protein spike (dằm) Covid-19 vào các thanh silica xốp (MSR).

Những MSR này chứa đầy các yếu tố kích thích bạch cầu hạt ‐ đại thực bào (GM-CSF), loại protein thúc đẩy tăng trưởng tế bào miễn dịch và monophosphoryl lipid a (MPLA), chất hóa học kích hoạt các thụ thể tín hiệu trên màng tế bào miễn dịch kích hoạt Hệ thống miễn dịch bẩm sinh.

Khi các MSR nạp đầy những yếu tố này được tiêm vào da sẽ tạo thành các giàn giáo sinh học bên dưới vị trí tiêm, hình thánh môi trường vi mô ổn định và từ từ giải phóng các yếu tố, đồng thời thu thập và kích hoạt các tế bào miễn dịch cần thiết chống lại coronavirus.

Văcxin MSR tiêm một lần tạo ra mật độ kháng thể nhanh chóng và mạnh mẽ đối với các tế bào trình diện kháng nguyên (APC), ngay cả khi không sử dụng chất kích thích. Xét nghiệm với huyết thanh từ động vật được tiêm chủng chứng minh được hoạt động trung hòa mạnh mẽ chống vi rút giả SARS-CoV-2. Những kết quả này cho thấy hệ thống vắc xin MSR có thể cung cấp khả năng miễn dịch bảo vệ mạnh chống SARS-CoV-2.

Fernanda Langellotto, nhân viên khoa học tại Viện Kỹ thuật Sinh học Wyss, tác giả đầu tiên của nghiên cứu, giải thích: “Văcxin vật liệu sinh học này rất thành công do có thể tạo ra các trung tâm miễn dịch học.

“Trong các trung tâm này, tế bào tiếp xúc với những kháng nguyên khác nhau, sử dụng phương pháp giải phóng chemokine có kiểm soát tạo điều kiện tích tụ một số lượng lớn tế bào đuôi gai, tự động tập hợp in vivo (bên trong) để tạo thành các cấu trúc macroporous (dạng tổ ong), cung cấp môi trường vi mô 3D, lập trình các tế bào miễn dịch của vật chủ. Giàn giáo này tập trung các phản ứng miễn dịch của chính cơ thể, giúp tăng khả năng sinh miễn dịch của tế bào kháng nguyên”.

Theo báo cáo khoa học, đăng trên Tạp chí Advanced Healthcare Materials, ứng viên văcxin trên cơ sở vật liệu sinh học này được thử nghiệm trên chuột, cho thấy lượng kháng thể tồn tại trong máu của chuột ít nhất tám tháng sau khi tiêm chủng.

“Nhờ sự kiểm soát chặt chẽ quá trình giải phóng và suy thoái các thành phần văcxin, chúng tôi quan sát được sự gia tăng tiếp xúc với kháng nguyên theo thời gian, cho phép văcxin của chúng tôi kích hoạt các phản ứng dịch thể và CTL mạnh trong một thời gian dài nếu so với văcxin truyền thống."

CTL là các tế bào lympho T gây độc tế bào, những các tế bào miễn dịch có nhiệm vụ tiêu diệt các tế bào bị nhiễm vi rút. CTL cũng tấn công tiêu diệt các tế bào ung thư trong cơ thể. Đây là ý nghĩa quan trọng của công trình này.

Nhóm nghiên cứu của GS Mooney chứng minh được các giàn giáo trên cơ sở vật liệu sinh học cho các phản ứng CTL, được sử dụng cho những liệu pháp không chỉ là văcxin phòng bệnh mà còn cả văcxin ung thư.

Langellotto nói, “Loại vắc xin này đại đa số có thể được đúc giàn giáo sẵn, các kháng nguyên và chất bổ trợ tiểu đơn vị khác nhau có thể dễ dàng kết hợp theo phương thức “plug-and-play” (đưa vào và sử dụng).

“Plug-and-play” là thuật ngữ thông dụng xuyên suốt đại dịch này liên quan đến văcxin, phát triển trên mRNA. Nhóm nghiên cứu tại Harvard và IMT tin tưởng rằng công nghệ mới là một phương tiện tiềm năng để cung cấp vắc xin dựa trên mRNA.

Chyenne Yeager, trợ lý nghiên cứu trong nhóm Langellotto, giải thích: "Mặc dù chúng tôi chưa tích hợp mRNA vào hệ thống của mình, nhưng có thể sửa đổi hệ thống thu hút kháng nguyên vật liệu sinh học để tuyển chọn các tế bào cụ thể, nhận ra mRNA và bắt đầu phản ứng miễn dịch."

Thử nghiệm mô hình văcxin thành công trên chuột, nhóm nghiên cứu hy vọng đã giải quyết được một phần trong quá trình tiến đến thử nghiệm lâm sàng trên người.

Langelloto cho biết: “Chúng tôi đang nghiên cứu các mô hình tiềm năng và kinh phí để kiểm tra tính hiệu quả đối với các loài linh trưởng, đây là bước tiếp theo trước khi chuyển sang thử nghiệm trên bệnh nhân ”.