أفاد باحثون في معهد ويس التابع لجامعة هارفارد ومعهد دانا فاربر للسرطان أن منصة لقاح قائمة على الحمض النووي الأوريغامي تسمى دوريفاك (DoriVac) ولّدت استجابات مناعية قوية لدى الفئران وفي نموذج "رقاقة الأعضاء" في العقدة الليمفاوية البشرية. يقول الفريق إن هذا النهج يمكن أن يكون أسهل في التخزين والتصنيع من لقاحات الحمض النووي الريبي المرسال التي يتم توصيلها بواسطة الجسيمات النانوية الدهنية، على الرغم من أن العمل لا يزال في مرحلة ما قبل السريرية. نُشرت النتائج في مجلة Nature Biomedical Engineering.
لعبت لقاحات mRNA دورًا محوريًا في الاستجابة لكوفيد-19. بعد التجارب السريرية، أُعطيت أول جرعة لقاح mRNA لكوفيد-19 في 8 ديسمبر 2020. وقدر الباحثون لاحقًا من خلال النمذجة الرياضية أن التطعيم ضد كوفيد-19 منع ما لا يقل عن 14.4 مليون حالة وفاة في جميع أنحاء العالم خلال السنة الأولى من برنامج التطعيم العالمي (من 8 ديسمبر 2020 إلى 8 ديسمبر 2021)، باستخدام الوفيات المبلغ عنها رسميًا لكوفيد-19 كنتيجة.
حتى مع توسع منصات الحمض النووي الريبي المرسال (mRNA)، سلطت دراسات التطعيم ضد كوفيد-19 الضوء على القيود العملية والبيولوجية التي يمكن أن تعقد الاستخدام المستمر. يشير معهد ويس إلى أن الحماية يمكن أن تختلف بين الأفراد ولا تدوم إلى أجل غير مسمى، وأن الظهور المستمر لمتغيرات سارس-كوف-2 يمكن أن يقلل من فعالية اللقاح بما يكفي لاستدعاء تحديثات. يشير المعهد أيضًا إلى تعقيدات التصنيع والتكلفة، والتحديات التي تواجه التحكم في كمية الحمض النووي الريبي المرسال التي يتم تعبئتها في جزيئات نانوية دهنية، ومتطلبات التخزين البارد؛ كما يشير أيضًا إلى التأثيرات "غير المستهدفة" المحتملة غير المقصودة.
في ظل هذه الخلفية، قام فريق متعدد التخصصات من معهد ويس للهندسة المستوحاة بيولوجيًا في جامعة هارفارد ومعهد دانا فاربر للسرطان (DFCI) والمؤسسات الشريكة باختبار مفهوم بديل يعتمد على تكنولوجيا النانو النانوية للحمض النووي (DNA). صُممت هذه المنصة، التي تُسمى DoriVac، لتعمل كلقاح ومواد مساعدة من خلال ترتيب المكونات المحفزة للمناعة بدقة على هياكل نانوية مطوية من الحمض النووي.
قام الباحثون ببناء DoriVac من هياكل الحمض النووي المربعة الصغيرة ذاتية التجميع. ووفقًا لوصف معهد ويس للعمل، فإن أحد أوجه الهيكل يعرض جزيئات مساعدة على مسافات نانومترية يتم التحكم فيها بعناية، بينما يعرض الوجه الآخر مستضدات مختارة، بما في ذلك منطقة ببتيد محفوظة تُعرف باسم هيبتاد كرر 2 (HR2) الموجودة في بروتينات سبايك لفيروسات متعددة.
في الدراسات التي أُجريت على الفئران، أثار لقاح DoriVac الذي يستهدف فيروس سارس-كوف-2 باستخدام مستضد HR2 نشاطًا مناعيًا قويًا، بما في ذلك الاستجابات المناعية المدفوعة بالأجسام المضادة (الخلطية) والخلايا التائية (الخلوية). وأبلغ الفريق عن زيادات في الخلايا البائية المنتجة للأجسام المضادة، والخلايا التغصنية المنشطة التي تقدم المستضدات، والخلايا التائية السامة للخلايا والذاكرة الخاصة بالمستضد.
ولتقريب بيولوجيا المناعة البشرية بشكل أفضل، اختبرت المجموعة أيضًا هذا النهج في نموذج بشري قبل السريري باستخدام تقنية رقاقة الأعضاء الدقيقة لمعهد ويس التي تم تكوينها لمحاكاة العقدة الليمفاوية البشرية ("رقاقة LN البشرية"). في هذا النظام، قام لقاح دوريفاك "دوريفاك" الخاص بفيروس سارس-كوف-2 HR2 بتنشيط الخلايا التغصنية البشرية وزيادة إنتاج السيتوكين الالتهابي مقارنةً بالمكونات "الخالية من الأوريغامي"، مع زيادة عدد الخلايا التائية CD4+ وCD8+ ذات الوظائف الوقائية المتعددة.
كما قيّمت الدراسة أيضًا تركيبة DoriVac التي تقدم بروتين سارس-كوف-2 الشائك الكامل. وقارن الباحثون في الفئران، باستخدام نهج معزز على غرار لقاحات موديرنا ولقاحات الحمض النووي الريبي المرسال من فايزر/بيونتيك التي يتم توصيلها عبر جسيمات نانوية دهنية تشفر نفس البروتين الشائك، وأبلغوا عن استجابات مماثلة للخلايا التائية المضادة للفيروسات والخلايا البائية المنتجة للأجسام المضادة.
قال ويليام شيه، عضو هيئة التدريس الأساسي في معهد ويس والمؤلف المشارك في البحث، إن المنصة توفر "تحكمًا غير مسبوق في تركيبة اللقاح" ويمكن برمجتها لتشكيل التعرف المناعي في الخلايا المناعية المستهدفة. قالت يانغ (كلير) زينغ، المؤلفة الأولى والمشاركة في البحث، إن الفريق لاحظ تنشيطًا أوسع للمناعة الخلطية والخلوية مما يمكن تحقيقه بمكونات مماثلة غير مرتبة على بنية أوريغامي الحمض النووي. وقال دونالد إنغبر، وهو مؤلف مشارك آخر مشارك في البحث، إن رقاقة العقدة اللمفاوية البشرية وفرت أرضية اختبار من المحتمل أن تعكس أنشطتها المناعية المستحثة الخاصة بالمستضدات ما يمكن أن يحدث لدى المتلقين من البشر.
جادل الباحثون بأن لقاحات الحمض النووي الأوريغامي يمكن أن توفر مزايا عملية للتوزيع والإنتاج، بما في ذلك تقليل الاعتماد على تخزين سلسلة التبريد وإمكانية تجنب بعض تحديات التصنيع المرتبطة بلقاحات الحمض النووي الريبي المرسال المكونة من جسيمات نانوية دهنية. ومع ذلك، فإن النتائج تستند إلى تجارب على الفئران ونظام رقاقة الأعضاء البشرية قبل السريرية، وستكون هناك حاجة إلى إجراء دراسات سريرية على البشر لإثبات السلامة ومتانة الحماية والفعالية ضد المرض.
