من أجل تعزيز فعالية اللقاحات على الجهاز المناعي – وعلى وجه الخصوص على الخلايا اللمفاوية التائية، المتخصصة في الكشف عن الخلايا السرطانية – طور الباحثون كبسولات من حرير العنكبوت قادرة على توصيل اللقاح مباشرة إلى قلب الخلايا المناعية .
لقاحات جديدة من حرير العنكبوت لتقوية الجهاز المناعي
لمحاربة السرطان، يستخدم الباحثون بشكل متزايد اللقاحات التي تحفز جهاز المناعة لتحديد وتدمير الخلايا السرطانية، ومع ذلك، فإن الاستجابة المناعية المرغوبة ليست مضمونة دائما، ومن أجل تعزيز فعالية اللقاحات على الجهاز المناعي – وبشكل خاص على اللمفاويات التائية، المتخصصة في الكشف عن الخلايا السرطانية – قام الباحثين من جامعات جنيف ( UNIGE )، فرايبورغ ( UNIFR )، ميونيخ، وبايروث، بالتعاون مع الشركة الألمانية AMSilk، بتطوير كبسولات من حرير العنكبوت قادرة على توصيل اللقاح مباشرة إلى قلب الخلايا المناعية .
ويمكن تطبيق هذه العملية، التي نشرت نتائجها في مجلة Biomaterials، على اللقاحات الوقائية للحماية من الأمراض المعدية، وتشكل خطوة مهمة نحو اللقاحات التي تكون مستقرة وسهلة الاستخدام ومقاومة لأقصى ظروف التخزين .
نظام المناعة البشري
يعتمد نظام المناعة لدينا إلى حد كبير على نوعين من الخلايا : الخلايا اللمفاوية B ، التي تنتج الأجسام المضادة اللازمة للدفاع ضد عدوى مختلفة، والخلايا الليمفاوية التائية T. lymphocytes في حالة السرطان وبعض الأمراض المعدية مثل السل، يجب تحفيز اللمفاويات التائية، ومع ذلك، فإن آلية التنشيط الخاصة بها أكثر تعقيدا من آلية الخلايا اللمفاوية B لتحفيز الاستجابة، فمن الضروري استخدام الببتيد، وهو جزء صغير من البروتين، والذي إذا تم حقنه بمفرده يتدهور بسرعة من قبل الجسم حتى قبل الوصول إلى هدفه .
يقول البروفيسور كارول بوركين، المتخصص في العلاج المناعي المضاد للأورام في كليات الطب والعلوم في UNIGE، الذي قام بترأس هذا العمل : ” من أجل تطوير أدوية علاجية فعالة ضد السرطان، من الضروري توليد استجابة كبيرة من الخلايا اللمفاوية التائية، وبما أن اللقاحات الحالية لديها إجراءات محدودة فقط على الخلايا التائية، فمن الأهمية بمكان تطوير إجراءات التطعيم الأخرى للتغلب على هذه المشكلة ” .
الكبسولات المطورة حديثا
استخدم العلماء البوليمرات الحيوية المصنوعة من حرير العنكبوت الاصطناعية – وهي مادة خفيفة الوزن، متوافقة حيويا، وغير سامة، ومقاومة للغاية للتدهور من الضوء والحرارة، يوضح توماس شيبل المتخصص العالمي في حرير العنكبوت من جامعة بايرويت الذي شارك في الدراسة : ” لقد أعدنا هذا الحرير الخاص في المختبر لإدخال ببتيد مع خصائص اللقاح، ثم يتم ملئ السلاسل البروتينية الناتجة لتشكيل جسيمات دقيقة قابلة للحقن ” .
وتشكل الجسيمات الدقيقة للحبيبات كبسولة نقل تحمي ببتيد اللقاح من التدهور السريع في الجسم، وتسلم الببتيد إلى مركز خلايا العقدة اللمفاوية، وبالتالي تزيد بشكل كبير من الاستجابات المناعية اللمفاوية التائية، يقول كارول بوركوين : ” أثبتت دراستنا صحة تقنيتنا، ولقد أثبتنا فعالية استراتيجية التطعيم الجديدة التي هي مستقرة للغاية وسهلة التصنيع وقابلة للتخصيص بسهولة ” .
نحو نموذج لقاح جديد
جسيمات البوليمر الحريرية الاصطناعية تثبت مقاومة عالية للحرارة، تحمل أكثر من 100 درجة مئوية لعدة ساعات دون وقوع أضرار، ومن الناحية النظرية فإن هذه العملية ستجعل من الممكن تطوير لقاحات لا تتطلب مواد مساعدة وسلاسل تبريد، ميزة لا يمكن إنكارها، لا سيما في البلدان النامية حيث تتمثل إحدى الصعوبات الكبرى في الحفاظ على اللقاحات، بيد أن أحد أوجه القصور في هذه العملية هو حجم الجسيمات الدقيقة، في حين أن المفهوم قابل للتطبيق من حيث المبدأ على أي ببتيد، وهي كلها صغيرة بما يكفي لإدراجها في بروتينات الحرير، وهناك حاجة إلى إجراء المزيد من الأبحاث لمعرفة ما إذا كان ممكن لدمج أكبر مولدات المضادات المستخدمة في اللقاحات القياسية، وخاصة ضد الأمراض الفيروسية .
عندما يقلد العلم الطبيعة
ويضيف شيبيل : ” إن العلماء يحاولون أكثر فأكثر تقليد الطبيعة في أفضل الطرق، وهذا النهج له حتى اسم : bioinspiration، وهو بالضبط ما قمنا به هنا، إن خصائص حرير العنكبوت تجعله منتجا مثيرا للاهتمام بشكل خاص : مضاد حيوي، صلب، رقيق، قابل للتحلل الحيوي، ومقاوم للظروف القاسية، وحتى مضاد للبكتيريا، حيث يمكن للمرء أن يتخيل تطبيقات متعددة، بما في ذلك ضمادات الجروح أو الغرز ” .
لقاحات جديدة من حرير العنكبوت لتقوية الجهاز المناعي
لمحاربة السرطان، يستخدم الباحثون بشكل متزايد اللقاحات التي تحفز جهاز المناعة لتحديد وتدمير الخلايا السرطانية، ومع ذلك، فإن الاستجابة المناعية المرغوبة ليست مضمونة دائما، ومن أجل تعزيز فعالية اللقاحات على الجهاز المناعي – وبشكل خاص على اللمفاويات التائية، المتخصصة في الكشف عن الخلايا السرطانية – قام الباحثين من جامعات جنيف ( UNIGE )، فرايبورغ ( UNIFR )، ميونيخ، وبايروث، بالتعاون مع الشركة الألمانية AMSilk، بتطوير كبسولات من حرير العنكبوت قادرة على توصيل اللقاح مباشرة إلى قلب الخلايا المناعية .
ويمكن تطبيق هذه العملية، التي نشرت نتائجها في مجلة Biomaterials، على اللقاحات الوقائية للحماية من الأمراض المعدية، وتشكل خطوة مهمة نحو اللقاحات التي تكون مستقرة وسهلة الاستخدام ومقاومة لأقصى ظروف التخزين .
نظام المناعة البشري
يعتمد نظام المناعة لدينا إلى حد كبير على نوعين من الخلايا : الخلايا اللمفاوية B ، التي تنتج الأجسام المضادة اللازمة للدفاع ضد عدوى مختلفة، والخلايا الليمفاوية التائية T. lymphocytes في حالة السرطان وبعض الأمراض المعدية مثل السل، يجب تحفيز اللمفاويات التائية، ومع ذلك، فإن آلية التنشيط الخاصة بها أكثر تعقيدا من آلية الخلايا اللمفاوية B لتحفيز الاستجابة، فمن الضروري استخدام الببتيد، وهو جزء صغير من البروتين، والذي إذا تم حقنه بمفرده يتدهور بسرعة من قبل الجسم حتى قبل الوصول إلى هدفه .
يقول البروفيسور كارول بوركين، المتخصص في العلاج المناعي المضاد للأورام في كليات الطب والعلوم في UNIGE، الذي قام بترأس هذا العمل : ” من أجل تطوير أدوية علاجية فعالة ضد السرطان، من الضروري توليد استجابة كبيرة من الخلايا اللمفاوية التائية، وبما أن اللقاحات الحالية لديها إجراءات محدودة فقط على الخلايا التائية، فمن الأهمية بمكان تطوير إجراءات التطعيم الأخرى للتغلب على هذه المشكلة ” .
الكبسولات المطورة حديثا
استخدم العلماء البوليمرات الحيوية المصنوعة من حرير العنكبوت الاصطناعية – وهي مادة خفيفة الوزن، متوافقة حيويا، وغير سامة، ومقاومة للغاية للتدهور من الضوء والحرارة، يوضح توماس شيبل المتخصص العالمي في حرير العنكبوت من جامعة بايرويت الذي شارك في الدراسة : ” لقد أعدنا هذا الحرير الخاص في المختبر لإدخال ببتيد مع خصائص اللقاح، ثم يتم ملئ السلاسل البروتينية الناتجة لتشكيل جسيمات دقيقة قابلة للحقن ” .
وتشكل الجسيمات الدقيقة للحبيبات كبسولة نقل تحمي ببتيد اللقاح من التدهور السريع في الجسم، وتسلم الببتيد إلى مركز خلايا العقدة اللمفاوية، وبالتالي تزيد بشكل كبير من الاستجابات المناعية اللمفاوية التائية، يقول كارول بوركوين : ” أثبتت دراستنا صحة تقنيتنا، ولقد أثبتنا فعالية استراتيجية التطعيم الجديدة التي هي مستقرة للغاية وسهلة التصنيع وقابلة للتخصيص بسهولة ” .
نحو نموذج لقاح جديد
جسيمات البوليمر الحريرية الاصطناعية تثبت مقاومة عالية للحرارة، تحمل أكثر من 100 درجة مئوية لعدة ساعات دون وقوع أضرار، ومن الناحية النظرية فإن هذه العملية ستجعل من الممكن تطوير لقاحات لا تتطلب مواد مساعدة وسلاسل تبريد، ميزة لا يمكن إنكارها، لا سيما في البلدان النامية حيث تتمثل إحدى الصعوبات الكبرى في الحفاظ على اللقاحات، بيد أن أحد أوجه القصور في هذه العملية هو حجم الجسيمات الدقيقة، في حين أن المفهوم قابل للتطبيق من حيث المبدأ على أي ببتيد، وهي كلها صغيرة بما يكفي لإدراجها في بروتينات الحرير، وهناك حاجة إلى إجراء المزيد من الأبحاث لمعرفة ما إذا كان ممكن لدمج أكبر مولدات المضادات المستخدمة في اللقاحات القياسية، وخاصة ضد الأمراض الفيروسية .
عندما يقلد العلم الطبيعة
ويضيف شيبيل : ” إن العلماء يحاولون أكثر فأكثر تقليد الطبيعة في أفضل الطرق، وهذا النهج له حتى اسم : bioinspiration، وهو بالضبط ما قمنا به هنا، إن خصائص حرير العنكبوت تجعله منتجا مثيرا للاهتمام بشكل خاص : مضاد حيوي، صلب، رقيق، قابل للتحلل الحيوي، ومقاوم للظروف القاسية، وحتى مضاد للبكتيريا، حيث يمكن للمرء أن يتخيل تطبيقات متعددة، بما في ذلك ضمادات الجروح أو الغرز ” .
