Bilim insanları, HIV virüsüne karşı etkili bir aşı geliştirmede çığır açabilecek bir yöntem üzerinde çalışıyor. Fareler üzerinde yapılan erken bir çalışma, "DNA origami" olarak adlandırılan bu yenilikçi teknolojinin, geleneksel aşı yöntemlerine kıyasla HIV ile mücadelede kritik rol oynayan bağışıklık hücrelerini daha güçlü bir şekilde uyardığını gösteriyor.
DNA origami, katlanmış DNA'dan oluşan, üç boyutlu ve hassas bir şekilde tasarlanmış bir yapıyı ifade ediyor. Bu yapı, bağışıklık sisteminin tanıypabildiği ve saldırabildiği virüs parçacıkları olan antijenleri taşıyabiliyor ve sergileyebiliyor.
Yakın zamanda yayınlanan bu fare çalışmasının sonuçları, aktif immünoterapiler ve aşı tasarımı konusundaki düşüncelerimizi dönüştürebilecek potansiyel bir atılıma işaret ediyor. Bu DNA temelli aşıların, geleneksel yöntemlere göre bağışıklık sistemi tarafından nasıl algılandığı, bu potansiyeli ortaya çıkarıyor.
DNA Origami Aşısı Nasıl Çalışıyor?
Geleneksel aşılar, bağışıklık hücrelerini uyarmak ve antikor üretmelerini sağlamak için zayıflatılmış veya etkisiz hale getirilmiş virüsleri kullanır. Bu antikorlar, virüsün hücrelere girmesini engelleyerek veya diğer bağışıklık hücrelerini alarma geçirerek çalışır. Bu süreç, aynı patojenle tekrar karşılaşıldığında daha hızlı tepki veren "hafıza B hücreleri" oluşturarak bağışıklık kazandırır.
Ancak günümüzde, tam virüsler yerine genellikle yüzey antijenleri, sentetik, virüse benzeyen parçacıklar üzerine eklenerek kullanılıyor. Bu nanoyapılar, virüslerin boyutunu ve geometrisini taklit etse de enfeksiyon oluşturamazlar.
Günümüzde kullanılan virüse benzeyen parçacıkların çoğu, bağışıklık sisteminin "yabancı" olarak algıladığı protein iskeleler üzerine inşa ediliyor. Bu durum, iskeleye karşı hedef dışı bir antikor yanıtı tetikleyebiliyor. Bazı durumlarda bu durum, antijene karşı oluşan yanıtları seyreltici bir etki yapabiliyor.
Yeni çalışmada bilim insanları, protein iskeleleri DNA tabanlı bir iskele ile değiştirerek bu hedef dışı yanıtları önemli ölçüde azalttı. Bu yeni aşı tasarımı, en gelişmiş protein nanoparçacık aşılarına kıyasla üç kata kadar daha fazla önemli hafıza B hücresi üretti.
Bu çalışmaya dahil olmayan bir araştırmacı, çalışmayı "zarif" olarak nitelendirdi. Araştırmacı, iskeleyle ilgili bağışıklık yanıtlarının ortadan kaldırılmasının, bağışıklık yanıtını "doğru yöne" nasıl ittiğini açıkça gösterdiğini belirtti. Ancak, aynı derecede odaklanmış bağışıklık yanıtının insanlarda da aynı şekilde gerçekleşip gerçekleşmeyeceğinin henüz görülmesi gerektiğini de ekledi.
Rekabette Bir Avantaj mı?
HIV, yüzey proteinlerini sürekli değiştirerek bağışıklık sisteminden kaçınıyor. Bu nedenle, bir türe karşı etkili olan antikorlar, diğerlerine karşı etkisiz kalabiliyor. Bu durum, HIV aşısı tasarımını "inanılmaz derecede zor" hale getiriyor.
Aşıların üretmesi gereken şey, virüsün türleri arasında pek değişmeyen kısımlarına bağlanan "geniş nötralize edici antikorlar"dır. Örneğin VRC01 adlı bir antikor, HIV'in dış zarfındaki CD4 bağlanma bölgesi olarak adlandırılan hassas bir bölgeyi hedef alıyor. Bu bölge, virüsün insan bağışıklık hücrelerine girmek için kullandığı "anahtar"dır ve türler arasında pek farklılık göstermez.
Ancak VRC01 benzeri antikorlar üretebilen B hücrelerinin insan vücudunda son derece nadir olduğu belirtiliyor. Bu nadir hücreleri aktive etmek, bir mühendislik problemi olarak görülüyor.
Bu nadir B hücrelerini hedeflemek için araştırmacılar, DNA iskele üzerine yerleştirilmiş bir HIV antijeni kullanarak aşıyı dikkatlice tasarladılar. Yaklaşık on yıl önce geliştirilen bu antijen, CD4 bağlanma bölgesini taklit ediyor ve nadir B hücrelerinin reseptörlerine seçici olarak bağlanarak geniş nötralize edici antikorların üretimini başlatıyor.
Araştırmacılar, DNA origami yaklaşımını deneysel bir COVID-19 aşısında test ettikten sonra antijeni DNA origami ile birleştirme fikrini buldular. Bu testte, bağışıklık sisteminin DNA iskelesine karşı neredeyse hiç yanıt vermediğini gözlemlemişlerdi.
Çalışmanın ilk yazarı, ilgilenilen B hücrelerinin olağanüstü nadir olduğu HIV gibi bir durum için bu özelliğin özellikle faydalı göründüğünü belirtti. Antijenin sessiz bir iskele üzerinde sunulmasının, diğer ilgisiz B hücreleriyle rekabeti azaltabileceği ve böylece HIV'e karşı "hedefli" yanıtı artırabileceği hipotezini ortaya attılar. Çalışmada, sessiz iskele yaklaşımının geniş nötralize edici antikorları üreten B hücrelerini gerçekten de güçlendirdiği bulundu.
Genel olarak, vücudun iskeleye karşı bir bağışıklık yanıtı oluşturmasının ne kadar kötü olduğu belirsizliğini koruyor. Ancak HIV vakasında, istenen B hücreleri o kadar nadirdir ki, mütevazı bir hedef dışı yanıt bile hedef antijene karşı verilen yanıtı baltalıyor gibi görünüyor.
Geleceğe Giden Yol
DNA origami aşısının mühendisliği hiç de kolay olmadı; erken versiyonlar zayıf bağışıklık yanıtları üretiyordu. Bunun kısmen nedenlerinden biri, enjeksiyondan sonra bu aşıların, B hücrelerinin eğitildiği lenf düğümlerinin içindeki özel bağışıklık hücrelerine ulaşamamasıydı.
Bunu düzeltmek için ekip, HIV antijenlerini daha hassas ve sıkı bir şekilde paketlemek üzere DNA parçacıklarını yeniden tasarladı. Bu, parçacıkların lenf düğümlerindeki doğru bölgelere taşınmasını sağladı. Araştırmacılar ayrıca T hücrelerini - kritik bağışıklık yanıtının büyümesine yardımcı olan bağışıklık hücreleri - aktive etmeye yardımcı olacak bir molekül eklediler. Bu T hücresi toplama süreci, protein iskeleli aşılarla doğal olarak gerçekleşir.
DNA iskelesini birçok yönden ne kadar verimli bir şekilde değiştirdiklerinin oldukça dikkat çekici olduğu belirtildi. Temel faydasının, gerçekten ayarlanabilir olması olduğu ifade edildi.
HIV'in ötesinde, çalışma yazarları DNA origami'nin, aşının etkinliğinin tetiklediği bağışıklık yanıtını odaklayarak geliştirilebileceği grip gibi hızla mutasyona uğrayan diğer virüslere karşı aşılar yapmak için de uygulanabileceğini öne sürüyor.
Ancak, bu tekniğin insanlara ne kadar iyi uyum sağlayacağı henüz görülmedi. HIV aşısı geliştirmenin "çok zor" olduğu ve zamanla bağışıklık yanıtını geliştirmeye yardımcı olmak için birden fazla bileşene sahip olabileceği belirtildi. Bu durum, "sadece bir veya iki enjeksiyonla sınırlı kalmayacaktır".
Bununla birlikte, "ilk adımı attıkları" ifade edildi.
