Bakteriella exosomer och deras nano-mimics som vaccin
- Diarienummer
- RMX18-0041
- Projektledare
- Henriques-Normark, Birgitta
- Start- och slutdatum
- 200101-251231
- Beviljat belopp
- 35 000 000 kr
- Förvaltande organisation
- Karolinska Institutet
- Forskningsområde
- Bioteknik, medicinsk teknik och teknik för livsvetenskaperna
Summary
Detta projekt ämnar att använda nya biotekniker för att utveckla nano-vaccin mot Gram-positiva infektioner med focus på infektioner orsakade av pneumokocker, Grupp A streptokocker och stafylokocker. Dessa infektioner är vanliga orsaker till sjuklighet och dödlighet i världen och nya strategier krävs för deras bekämpning. Nano-vaccinet kommer att baseras på bakteriella exosomer. Bakteriella exosomer är bakteriella vesikler som består av proteiner som finns på bakteriernas yta och i plasma membranet. Våra preliminära data visar att bakteriella exosomer är protektiva i möss. Vi ämnar karakterisera bakteriella exosomer och identifiera deras protektiva antigen samt generera artificiella exosomer och exosom-inpirerade funktionaliserade nano-prober genom att använda nya biofysikaliska verktyg. För att optimera sammansättningen av exosomerna som antigen, deras bindings- och protektiva egenskaper samt biodistribution, behöver exosomerna studeras in vitro och in vivo i möss med nya biomedicinska och bioteknologiska tekniker. Vi planerar att adaptera fluorescence-baserade ultrasensitiva, hög-upplösande bild och spektroskopi metoder, och utnyttja en ny generation av en-photon detektorer i våra sjukdomsmodeller för att förstå mekanismer för hur bakteriella exosomer interagerar med värden. De genererade nano-vaccinkandidaterna kommer att testas för protektion i möss. Vi förväntar oss också att de nya bioteknikerna som utvecklas i projektet kommer att få bred användning inom biomedicin.
Populärvetenskaplig beskrivning
Infektionssjukdomar är ett omfattande globalt problem som skördar miljontals människoliv årligen. De utgör ett påtagligt hot mot vår hälsa och välfärd även i Sverige. Dagens vacciner ger inte fullgott skydd mot våra vanligaste sjukdomsalstrande bakterier. Nya strategier behövs för att utveckla nya, mer verkningsfulla vacciner. I detta projekt avser vi att utveckla en ny kategori av vacciner mot bakteriella infektioner baserade på så kallade exosomer. Exosomer är små membranvesiklar, mindre än en miljondels meter i diameter, som bildas från celler som en stressreaktion, och gör att cellerna kan kommunicera med omgivningen och påverka andra celler och vävnader i kroppen. Först på senare år har man visat att de kan ha en stor betydelse för uppkomsten av olika sjukdomar. Nyligen har det visats att även bakterier kan producera exosomer. Våra preliminära data visar att bakteriella exosomers ytegenskaper avspeglar de bakterier som de kommer ifrån. Kan vi således träna kroppens immunförsvar med dessa exosomer för att på detta vis bygga upp ett försvar mot bakteriella infektioner? Kan vi dessutom, utifrån kunskap om exosomers sammansättning, skapa artificiella exosomer i större mängder, baserade på nanopartiklar, som utgångspunkt för en helt ny typ av vaccin? Vi kommer att rena fram exosomer från bakterier, och studera dessa med avancerade fluorescensmetoder. Dessa metoder kommer att förfinas för att med hög upplösning och känslighet detaljstudera exosomernas egenskaper, innehåll och fördelning av specifika proteiner, och även utvecklas för att studera exosomernas påverkan på celler och vävnader in vivo. Utifrån denna information kan vi sedan designa artificiella exosomer, nanopartiklar, med ny teknologi så att det besitter ytegenskaper för optimal interaktion med immunceller, och som ger ett skyddande immunsvar mot farliga bakteriestammar. Partiklarna ska också funktionaliseras så att de medierar fluorescens inom ett spektrum (nära-infrarött) som möjliggör identifiering under in vivo förhållanden. Slutmålet är att etablera en ny strategi för vaccinutveckling, baserad på bakteriella exosomer, samt att ta fram vaccin mot några av våra vanligaste bakteriesjukdomar där vaccin saknas eller där befintliga vaccin inte ger tillräckligt skydd. Samtidigt är målet även att vidareutveckla avancerad fluorescens-spektroskopi/mikroskopi och nano-teknologi i samråd med ett företag för en bredare användning inom det biomediciska området.