Przy badaniu współpracowały trzy grupy badawcze (University of Michigan z USA, Jiangnan University w Chinach oraz brazylijskiego Universidade Federal de São Carlos – UFSCar). Głównym autorem był dr Liguang Xu z Jiangnan University.
Badanie dotyczyło szczepionek przeciwko wirusowi grypy – nie obejmowało szczepionek na COVID-19, ponieważ zaczęło się na długo przed pandemią. Wyniki można jednak – zdaniem autorów – uogólnić dla każdego rodzaju szczepionki. Lewoskrętne chiralne nanocząstki złota nie są składnikiem aktywnym, ale niespeczyficznym adiuwantem – wzmacniają odpowiedź immunologiczną biorcy.
Kluczem do zrozumienia wpływu tych nanocząstek jest koncepcja chiralności, która dotyczy obiektu lub systemu, którego nie można nałożyć na jego własne lustrzane odbicie. Chiralność jest rodzajem asymetrii. Termin ten pochodzi od starogreckiego słowa kheir, a najlepszym przykładem jest różnica między lewą a prawą ręką.
„Wszystko, co żyje na Ziemi, jest chiralne. Cząsteczki chiralne mogą mieć zupełnie inne właściwości w zależności od tego, czy są lewoskrętne, czy prawoskrętne. Dwie chiralne formy tej samej cząsteczki są znane jako enancjomery” – powiedział prof. André Farias de Moura z UFSCar. Przypomniał on też tragiczny przykład wykorzystania cząsteczek chiralnych – talidomidu, leku przepisywanego kobietom w ciąży na poranne mdłości pod koniec lat 50. i 60. W wyniku jego przyjmowania rodziły się dzieci z różnymi wadami rozwojowymi. „Jeden z enancjomerów substancji miał oczekiwany efekt terapeutyczny, ale drugi powodował atrofię kończyn płodu” – mówi.
Dzięki badaniom nad nanomateriałami możliwe jest całkowite oddzielenie jednego rodzaju enancjomeru od innych., Naukowcy wyszli od nanocząstek złota, które są symetryczne i pozbawione chiralności (achiralne). Stały się chiralne poprzez interakcję z aminokwasem cysteiną, po czym zwiększono tę indukowaną chiralność poprzez wystawienie ich na działanie spolaryzowane światło z pomocą aminokwasu fenyloalaniny.
Miarą chiralności jest „współczynnik g” w skali od minus dwa (-2) do plus dwa (+2). Procedura zastosowana w badaniu pozwoliła naukowcom przekroczyć 0,4 i zaowocowała trzema nanocząsteczkami: oryginalnym achiralnym złotem, enancjomerem prawoskrętnym i enancjomerem lewoskrętnym.
„Na początku przetestowaliśmy nanocząstki na ludzkich komórkach odpornościowych hodowanych in vitro i odkryliśmy, że chiralne nanocząstki indukują wytwarzanie substancji związanych z odpowiedzią immunologiczną nawet przy braku antygenu – jakiejkolwiek substancji zdolnej do wywołania produkcji przeciwciał. Ten rodzaj reakcji jest dokładnie taki, jak to co adiuwant robi w szczepionce” – powiedział Moura.
Następnie naukowcy przetestowali nanocząsteczki na wirusie grypy. „Odkryliśmy, że enancjomery znacznie zwiększyły skuteczność szczepionki” – zaznaczył Moura- . „W szczególności lewoskrętny enancjomer spowodował 25,8 proc. wzrost skuteczności w porównaniu z prawoskrętnym i jeszcze większy wzrost w porównaniu z nanocząstką achiralną”.
Jak podkreślają autorzy publikacji (DOI: 10.1038/s41586-021-04243-2), wyniki badań są dostępne dla każdego, kto zechce z nich skorzystać, w tym producentów szczepionek przeciwko nowym wariantom SARS-CoV-2 lub grypy. (PAP)
Autor: Paweł Wernicki
