فناوری نانو در خدمت تولید واکسن

بیماری‌هایی نظیر سرطان و مالاریا همچنان وجود دارند و همه ساله شمار قابل توجهی از مردم سراسر جهان قربانی این دو بیماری مهلک می‌شوند. با این حال باید پذیرفت که نرخ قربانی‌شدن چنین بیمارانی در مقایسه با گذشته کاهش چشمگیری داشته است و این موضوع به خاطر پیشرفت‌های قابل توجهی است که در علم پزشکی نوین صورت گرفته است. در این میان فناوری نانو از جمله فناوری‌های تأثیرگذار بوده است و اکنون و در تازه‌ترین مرزگشایی‌های صورت گرفته، گروهی از محققان دانشگاه MIT موفق به طراحی و ارائه نانوذرات جدیدی شده‌اند که می‌توان برای آن آینده روشنی همچون تولید واکسن‌هایی برای درمان ایدز، مالاریا و سایر بیماری‌هایی از این دست ترسیم کرد.

کد خبر: ۳۹۶۱۷۲

البته در سال‌های اخیر و همزمان با پیشرفت‌های صورت‌گرفته در عرصه فناوری نانو واکسن‌های مشابهی ارائه شده است، اما آنچه اخیرا در دانشگاه MIT انجام شده است را می‌توان نسخه تکامل‌یافته‌ای از تلاش‌های چند ساله اخیر نام برد.

در حقیقت آنها نوع جدیدی از ذرات نانویی را ارائه کرده‌اند که می‌توانند واکسن‌های تأثیرگذار در درمان بیماری‌هایی نظیر HIV و مالاریا را به بدن بیماران و نقاط از پیش تعیین شده منتقل کنند. این ذرات جدید ترکیبی از گوی‌های چربی هستند که می‌توانند نسخه‌های ترکیبی از پروتئین‌هایی که به طور طبیعی از سوی این ویروس‌های خطرناک تولید می‌شوند را حمل کنند.

اما این تنها بخشی از فرآیندی است که محققان دانشگاه MIT انتظار آن را دارند. این ذرات در ادامه واکنش قوی ایمنی را موجب می‌شوند که در مقایسه با واکنش تولید شده از سوی واکسن‌های مشابه قبلی از سطح بالاتر ایمنی برخوردارند. چنین ذراتی می‌توانند به دانشمندان در تولید واکسن‌هایی علیه سرطان و بیماری‌های سخت دیگری نظیر آن کمک زیادی کند. محققان دانشگاه MIT با همکاری گروهی از دانشمندان انستیتو تحقیقات والتر رید ارتش آمریکا این نانوذرات را ارائه کرده‌اند و به ثمربخش بودن آنها امیدهای زیادی دارند. آنها هم‌اکنون در مرحله‌ای قرار دارند که در آن توانایی نانوذرات در انتقال واکسن مؤثر علیه مالاریا به موش‌های آزمایشگاهی مورد بررسی قرار می‌گیرد.

اکنون این پرسش مطرح می‌شود که واکسن‌ها چگونه بدن را در برابر بیماری‌های سختی نظیر مالاریا و حتی سرطان ایمن می‌کنند؟

واکسن‌ها در حقیقت حاوی ترکیبات ضعیفی از عامل اصلی بیماریزا هستند که سیستم ایمنی بدن را برای رویارویی احتمالی با ترکیبات اصلی و قوی در آینده آماده می‌کند.

در بسیاری از موارد نظیر واکسن‌های آبله یا فلج اطفال فرم مرده یا نیمه جان ویروس به کار گرفته می‌شود. در واکسن‌های دیگر نظیر دیفتری ترکیبی از نسخه ترکیب شده یک پروتئین یا سایر مولکول‌هایی که به وسیله پاتوژن بیماریزا تولید می‌شوند به کار گرفته می‌شوند.

به طور کلی زمانی که دانشمندان واکسنی را طراحی می‌کنند، تلاش می‌کنند تا حداقل یکی از 2 بازیگران اصلی بدن انسان در ایجاد واکنش از سوی سیستم ایمنی بدن را تحریک کنند: سلول‌های T که به سلول‌هایی حمله‌ور می‌شوند که به وسیله پاتوژن (عامل بیماریزا) آلوده شده‌اند یا سلول‌های B که آنتی‌بادی‌هایی را ترشح می‌کنند که ویروس‌ها یا باکتری‌های موجود در خون یا سایر ترکیبات مایعی موجود در بدن را هدف قرار می‌دهند. برای بیماری‌هایی نظیر HIV که پاتوژن‌های آن تمایل به ماندن در درون سلول دارند پاسخ قدرتمندی از سوی سلول‌های T که تحت عنوان سلول‌های T قاتل شناخته می‌شوند نیاز است. بهترین راه برای تحریک این سلول‌ها و وارد کردن آنها به کارزار استفاده از ویروس ناتوان یا مرده است اما برای رویارویی با HIV نمی‌توان چنین کاری را انجام داد زیرا استفاده از ویروس مرده یا ناتوان HIV ثمر چندانی ندارد. در حال حاضر دانشمندان برای فاصله گرفتن از خطرات احتمالی ناشی از استفاده از ویروس‌های زنده یا نیمه جان به کار بر روی واکسن‌های ترکیبی علیه HIV و سایر بیماری‌های ویروسی نظیر هپاتیت B روی آورده‌اند. اگرچه این واکسن‌ها ایمن‌تر هستند اما پاسخ بسیار قدرتمند سلول‌های T را موجب نمی‌شوند. اخیرا دانشمندان تلاش جالب توجهی را برای غلبه بر این مشکل آغاز کرده‌اند. آنها واکسن‌های تولیدی را با استفاده از ریز قطرات چربی موسوم به لیپوسوم می‌پوشانند. این ریز قطرات تأثیر قابل توجهی در تحریک سلول‌های T و ایجاد واکنش مؤثر از سوی آنها دارند. با این حال هنوز یک مشکل دیگر وجود دارد و آن، این است که لیپوسوم‌ها پایداری بسیار ضعیفی در خون و سایر ترکیبات مایعی بدن دارند.

اما محققان دانشگاه MIT برای غلبه بر این چالش فنی نیز راهکار جالب توجهی پیدا کرده‌اند. آنها بر آن شده‌اند تا این ریزقطرات چربی را در گوش‌های بسیار مستحکمی و به صورت یکپارچه قرار دهند. به محض این‌که لیپوسوم‌ها در ارتباط با یکدیگر قرار می‌گیرند، دیواره آنها براساس یک سری فعل و انفعالات شیمیایی در هم قلاب می‌شوند.

در نتیجه ساختار مستحکم و پایداری شکل می‌گیرد که در خرد شدن آنها در ادامه روند تزریق احتمال بسیار اندکی دارد. با این حال زمانی که نانوذرات تزریق شده از طرف یک سلول جذب می‌شوند به سرعت تجزیه می‌شوند.

این همان چیزی است که محققان به دنبال آن هستند یعنی جذب نانوذرات از سوی سلول. این فرآیند به سرعت انجام می‌شود و در نتیجه آن واکسن آزاد شده و واکنش سلول T را موجب خواهد شد. این فناوری هم اکنون در مراحل ابتدایی خود قرار دارد و دانشمندان تاکنون آن را روی موش‌های آزمایشگاهی انجام داده‌اند. با این حال آنها امیدوار هستند، چون نتایج به دست آمده از موش‌های آزمایشگاهی، امیدوارکننده بوده است. در آزمایشاتی که روی موش‌های آزمایشگاهی انجام شده است، محققان از نانوذرات برای انتقال پروتئینی موسوم به ovalbumin به بدن موش‌ها استفاده کرده‌اند.

این پروتئین در مطالعات ایمنی‌شناسی برای دانشمندان کاملا شناخته شده است زیرا هم‌اکنون ابزارهای لازم جهت تشخیص واکنش طبیعی از سوی سیستم ایمنی بدن نسبت به این مولکول وجود دارند. نتایج تحقیقاتی که روی موش‌های آزمایشگاهی انجام شده است حتی فراتر از تصورات قبلی آنها بوده است.

نکته مهمی که محققان را به ادامه این تحقیقات امیدوار کرده این است که این تکنیک واکنش قابل توجهی را از سوی سیستم ایمنی بدن در قبال پاتوژن‌ها موجب می‌شود.

محققانی که در انستیتو تحقیقات والتر رید ارتش آمریکا با محققان دانشگاه MIT همکاری کرده‌اند مطالعاتی روی مالاریا داشته‌اند و توانسته‌اند با استفاده از همین تکنیک به انتقال واکسن این بیماری به موش‌های آزمایشگاهی بپردازند. نقطه قوت این فناوری نوین دستاوردهای امیدوارکننده‌ای است که دانشمندان در سال‌های اخیر در عرصه فناوری نانو کسب کرده‌اند.

این موفقیت‌ها که حتی در حال حاضر برخی از آنها به مرحله کاربردهای عملی نیز رسیده است راه را برای مرزگشایی‌های جسورانه‌تر و تولید و انتقال مؤثر واکسن خطرناک‌ترین بیماری‌ها نظیر HIV و مالاریا باز کرده‌اند. محققان دانشگاه MIT نیز امیدوارند تا کمتر از یک دهه آینده نخستین نتایج عملیاتی این دستاورد نوین مشاهده شود. در آن زمان است که می‌توان به جرأت گفت بیماری‌هایی نظیر HIV و مالاریا برای همیشه ریشه‌کن می‌شوند.