p A tarefa original dos pesquisadores era descobrir como certos nanomateriais poliméricos proporcionavam uma resposta imune inflamatória baixa e ainda eram capazes de aumentar a produção de anticorpos como parte de uma única dose de vacina. p Depois de aprenderem como esses nanomateriais com apenas 20 a 30 bilionésimos de um metro de tamanho agiam como adjuvantes auxiliares de vacinas, eles decidiram dar o próximo passo científico.

p Poderiam esses mesmos minúsculos adjuvantes transportar antígenos do mundo real para as células B do sistema imunológico e transformá-las em fábricas secretoras de anticorpos? Além disso, poderia ser uma forma alternativa de produzir anticorpos laboratoriais para aplicações diagnósticas e terapêuticas?

p As respostas foram sim. Experimentos de cultura de células com a técnica produziram anticorpos contra antígenos-chave do coronavírus que causa COVID-19 e a bactéria que causa a peste pneumônica.

p A observação inicial e a descoberta subsequente mostram como os pesquisadores afiliados ao Nanovaccine Institute com base na Iowa State University olham para suas pesquisas de muitas perspectivas:

p "Este é um grande exemplo do cabo de guerra saudável entre uma descoberta de pesquisa básica sobre o mecanismo de produção de anticorpos e um benefício translacional de que podemos ter inventado uma nova plataforma de produção de anticorpos, "disse Balaji Narasimhan, o diretor do Nanovaccine Institute, um distinto professor de engenharia do estado de Iowa, Anson Marston, e presidente do corpo docente da Vlasta Klima Balloun. "O Instituto Nanovaccine está queimando os dois lados dessa vela."

p O jornal Avanços da Ciência publicou recentemente as descobertas dos pesquisadores. O primeiro autor é Sujata Senapati, um ex-aluno de doutorado do estado de Iowa em engenharia química e biológica. Os autores correspondentes são Narasimhan e Surya Mallapragada, um distinto professor de engenharia do estado de Iowa, Anson Marston, um vice-presidente associado de pesquisa e a cadeira Carol Vohs Johnson em Engenharia Química e Biológica. (Veja a barra lateral para toda a equipe de pesquisa.)

p Subsídios do Instituto Nacional de Alergia e Doenças Infecciosas, uma parte do National Institutes of Health, apoiou o trabalho dos pesquisadores.

p É como uma escada

p Ficou claro para os pesquisadores que esses nanomateriais - "micelas de copolímero pentabloco, "de acordo com o artigo dos pesquisadores, ajudou as células B a iniciar a produção de anticorpos. (Micelas são estruturas que se auto-montam em água ou óleos conforme suas moléculas se alinham por causa de suas propriedades de amar ou odiar a água.)

p "Dos nossos estudos, entendemos muito cedo que essas micelas de automontagem são diferentes dos outros tipos de adjuvantes lá fora, "Senapati disse." O que não sabíamos era a razão por trás desse tipo único de resposta imunológica gerada por eles e isso para mim foi a parte mais intrigante deste projeto. "

p Mallapragada disse que os pesquisadores foram capazes de adaptar a química dos nanomateriais, criando "micelas com funcionalidade adicional."

p Uma dessas funções é a capacidade das micelas carregadas positivamente de se associarem a vários antígenos e interagirem diretamente com os receptores nas células B, de acordo com o jornal. Essa ligação cruzada dos receptores de células B levou a uma melhor produção de anticorpos e a uma resposta imunológica aprimorada a uma vacina.

p "Essas micelas agem como uma estrutura para fazer a ligação cruzada de dois receptores, "disse Michael Wannemuehler, um diretor associado do Nanovaccine Institute e um professor de microbiologia veterinária e medicina preventiva do estado de Iowa.

p Ele disse que o link cruzado é forte e estável, como uma escada enganchada em ambas as extremidades, e é eficaz na estimulação da produção de anticorpos pelas células B.

p Essa ativação celular veio sem a resposta inflamatória que acompanha outros adjuvantes da vacina, potencialmente produzindo uma "resposta imunológica 'certa'" que poderia ser "crítica no projeto racional de vacinas para adultos mais velhos" que muitas vezes sofrem de inflamação crônica, de acordo com o jornal.

p Fazendo anticorpos de laboratório

p Agora que os pesquisadores entenderam o mecanismo "nos bastidores" do aumento de anticorpos nas micelas, Senapati disse que queria ver o que mais eles poderiam encontrar.

p "O próximo passo óbvio foi testar nossa hipótese com antígenos de alguns patógenos do mundo real e ver se essas micelas poderiam ser potencialmente usadas para produzir anticorpos contra eles, " ela disse.

p Eles usaram os andaimes de micelas para apresentar antígenos para SARS-CoV-2, o vírus que causa COVID-19, e Yersinia pestis, a bactéria que causa a peste pneumônica, às células B em cultura.

p Essas células começaram a gerar "quantidades em escala de laboratório de anticorpos terapêuticos" contra os dois antígenos, "expandindo ainda mais o valor desses nanomateriais para desenvolver rapidamente contramedidas contra doenças infecciosas, "de acordo com o jornal.

p Esses anticorpos podem ser potencialmente usados ​​para kits de teste de diagnóstico ou para tratamentos, como os anticorpos monoclonais que foram desenvolvidos para tratar COVID-19, Wannemuehler disse.

p “Existem diferentes maneiras de produzir anticorpos, "Narasimhan disse." O método que encontramos é uma alternativa que pode ser muito poderosa se for generalizada para outras doenças. Pode ser uma plataforma plug-and-play. "

p Por ser um adjuvante de vacina eficaz e produtor de anticorpos, o jornal afirma que a plataforma de nanomateriais desenvolvida pela equipe de estudo é "uma ferramenta altamente versátil no desenvolvimento de várias contramedidas contra doenças infecciosas emergentes e reemergentes".