Onderzoekers van het MIT hebben een nieuw lipide-nanodeeltje (LNP) ontwikkeld dat belooft mRNA-vaccins effectiever te maken en mogelijk de kosten per dosis te verlagen. In onderzoeken met muizen genereerde het nieuwe LNP met succes een immuunrespons die gelijkwaardig was aan die welke werd bereikt met bestaande, door de FDA goedgekeurde materialen, maar dan met ongeveer 1/100ste van de gebruikelijke dosis.
Waarom dit belangrijk is
mRNA-vaccins zijn zeer effectief gebleken tegen ziekten als COVID-19, maar de productie ervan kan kostbaar zijn. Het verlagen van de vereiste dosering met behoud van de werkzaamheid biedt verschillende voordelen: lagere productiekosten, mogelijk minder bijwerkingen en verbeterde toegankelijkheid voor mondiale gezondheidsinitiatieven.
De wetenschap achter de innovatie
Bestaande mRNA-vaccins zijn ingekapseld in LNP’s – kleine, vettige bolletjes – om het kwetsbare mRNA te beschermen tegen afbraak en de toegang ervan tot de cellen te vergemakkelijken. Deze deeltjes omvatten doorgaans vijf sleutelcomponenten: een ioniseerbaar lipide (cruciaal voor de sterkte van het vaccin), cholesterol, een helperfosfolipide, een polyethyleenglycollipide en mRNA. Het MIT-team concentreerde zich op het optimaliseren van het ioniseerbare lipide om de toedieningsefficiëntie te verbeteren.
Een nieuw ontwerp
De onderzoekers ontwierpen en screenden een bibliotheek van nieuwe ioniseerbare lipiden, waarin cyclische structuren zijn opgenomen om de mRNA-afgifte en estergroepen te verbeteren om de biologische afbreekbaarheid te verbeteren. Door middel van meerdere screeningsrondes bij muizen identificeerden ze een best presterende LNP, genaamd AMG1541. Een belangrijk voordeel van AMG1541 is het superieure vermogen om ‘endosomale ontsnapping’ te overwinnen – een cruciale stap waarbij LNP’s uit cellulaire compartimenten moeten breken die endosomen worden genoemd om hun mRNA af te leveren. De nieuwe deeltjes worden ook sneller afgebroken nadat ze hun lading hebben afgeleverd, waardoor de bijwerkingen mogelijk worden geminimaliseerd.
Veelbelovende resultaten bij onderzoeken naar griepvaccins
Om het reële potentieel te beoordelen, gebruikten de onderzoekers de AMG1541 LNP om een mRNA-influenzavaccin bij muizen af te leveren. Vergeleken met een griepvaccin dat gebruik maakt van SM-102, een lipide dat al is goedgekeurd voor COVID-19-vaccins (gebruikt door Moderna), genereerde het nieuwe LNP consequent dezelfde antilichaamrespons met slechts 1/100ste van de dosis.
Verbeterde immuunrespons en potentieel voor snelle vaccinontwikkeling
Uit verder onderzoek bleek dat de nieuwe LNP’s effectiever zijn in het afleveren van hun lading aan antigeenpresenterende cellen – cruciale immuuncellen die vreemde antigenen vertonen om andere immuuncellen (zoals B- en T-cellen) te activeren. Bovendien hebben ze de neiging zich op te hopen in de lymfeklieren, waardoor de interactie met het immuunsysteem wordt gestimuleerd. Dit zou kunnen leiden tot een nauwkeurigere en snellere ontwikkeling van seizoensgriepvaccins, een aanzienlijk voordeel ten opzichte van de traditionele tijdlijnen voor de productie van vaccins, waarbij de productie vaak bijna een jaar van tevoren moet beginnen.
Bredere toepassingen
De onderzoekers zijn van mening dat deze nanodeeltjes kunnen worden aangepast voor vaccins die zich richten op andere infectieziekten, waaronder COVID-19, HIV en daarbuiten. “We hebben ontdekt dat ze veel beter werken dan alles wat tot nu toe is gerapporteerd. Daarom denken we dat onze LNP-platforms voor alle intramusculaire vaccins kunnen worden gebruikt om vaccins voor een aantal ziekten te ontwikkelen”, zegt Gupta, onderzoeker van het Koch Institute.
De ontwikkeling van deze nieuwe LNP’s vertegenwoordigt een belangrijke stap in de richting van meer betaalbare en toegankelijke mRNA-vaccins, waardoor de weg wordt vrijgemaakt voor betere mondiale gezondheidsresultaten.
