Lompat ke konten Lompat ke sidebar Lompat ke footer

Membran Membuka Potensi Untuk Meningkatkan Produksi Vaksin Bebas Sel Secara Besar-besaran

Dengan membuka selaput sel, ahli biologi sintetik Northwestern University telah menemukan cara baru untuk meningkatkan hasil produksi vaksin berbasis protein hingga lima kali lipat, secara signifikan memperluas akses ke obat-obatan yang berpotensi menyelamatkan nyawa.

Pada bulan Februari, para peneliti memperkenalkan platform biomanufaktur baru yang dapat dengan cepat membuat vaksin yang stabil di rak pada titik perawatan, memastikan vaksin tersebut tidak terbuang percuma karena kesalahan dalam transportasi atau penyimpanan. Dalam studi barunya, tim menemukan bahwa memperkaya ekstrak bebas sel dengan membran sel - komponen yang diperlukan untuk membuat vaksin konjugasi - sangat meningkatkan hasil dari platform kering-beku.

IMAGES
Gambar: d1bpj0tv6vfxyp.cloudfront.net

Pekerjaan ini menyiapkan tahap untuk membuat obat dengan cepat yang mengatasi meningkatnya bakteri resisten antibiotik serta virus baru dengan 40.000 dosis per liter per hari, dengan biaya sekitar $1 per dosis. Dengan kecepatan itu, tim dapat menggunakan reaktor 1.000 liter (seukuran kantong sampah taman yang besar) untuk menghasilkan 40 juta dosis per hari, mencapai 1 miliar dosis dalam waktu kurang dari sebulan.

"Pastinya, pada saat COVID-19, kami semua menyadari betapa pentingnya dapat membuat obat kapan dan di mana kami membutuhkannya," kata Michael Jewett dari Northwestern, yang memimpin penelitian tersebut. "Pekerjaan ini akan mengubah cara pembuatan vaksin, termasuk untuk kesiapan biologis dan respons pandemi."

Penelitian ini akan diterbitkan 21 April di jurnal Nature Communications.

Jewett adalah profesor teknik kimia dan biologi di Sekolah Teknik McCormick Northwestern dan direktur Pusat Biologi Sintetis Northwestern. Jasmine Hershewe dan Katherine Warfel, keduanya mahasiswa pascasarjana di laboratorium Jewett, adalah penulis pertama makalah ini.

Platform manufaktur baru - disebut ekspresi vaksin konjugasi in vitro (iVAX) - dimungkinkan oleh biologi sintetis bebas sel, sebuah proses di mana para peneliti menghilangkan dinding luar sel (atau membran) dan menggunakan kembali mesin internalnya. Para peneliti kemudian memasukkan mesin yang digunakan kembali ini ke dalam tabung reaksi dan mengeringkannya. Menambahkan air memicu reaksi kimia yang mengaktifkan sistem bebas sel, mengubahnya menjadi katalisator untuk membuat obat yang dapat digunakan kapan dan di mana ia dibutuhkan. Dengan tetap stabil di rak selama enam bulan atau lebih, platform ini menghilangkan kebutuhan akan rantai pasokan yang rumit dan pendinginan ekstrem, menjadikannya alat yang ampuh untuk pengaturan jarak jauh atau sumber daya rendah.

Dalam studi sebelumnya, tim Jewett menggunakan platform iVAX untuk memproduksi vaksin konjugasi untuk melindungi dari infeksi bakteri. Pada saat itu, mereka menggunakan kembali mesin molekuler dari Escherichia coli untuk membuat satu dosis vaksin dalam satu jam, dengan biaya sekitar $5 per dosis.

"Itu masih terlalu mahal, dan hasilnya tidak cukup tinggi," kata Jewett. "Kami menetapkan tujuan untuk mencapai $1 per dosis dan mencapai tujuan itu di sini. Dengan meningkatkan hasil dan menurunkan biaya, kami pikir kami mungkin dapat memfasilitasi akses yang lebih besar ke obat-obatan yang menyelamatkan nyawa."

Jewett dan timnya menemukan bahwa kunci untuk mencapai tujuan itu terletak di dalam membran sel, yang biasanya dibuang dalam biologi sintetis tanpa sel. Ketika pecah, membran secara alami berkumpul kembali menjadi vesikel, struktur bola yang membawa informasi molekuler penting. Para peneliti mengkarakterisasi vesikel ini dan menemukan bahwa peningkatan konsentrasi vesikel dapat berguna dalam membuat komponen untuk terapi protein seperti vaksin konjugasi, yang bekerja dengan menempelkan unit gula - yang unik untuk patogen - ke protein pembawa. Dengan belajar mengenali protein itu sebagai zat asing, tubuh tahu bagaimana meningkatkan respons kekebalan untuk menyerangnya ketika bertemu lagi.

IMAGES
Gambar: assets.pikiran-rakyat.com

Namun, menempelkan gula ini ke protein pembawa adalah proses yang sulit dan rumit. Para peneliti menemukan bahwa membran sel berisi mesin yang memungkinkan gula lebih mudah menempel pada protein. Dengan memperkaya ekstrak vaksin dengan mesin terikat membran ini, para peneliti secara signifikan meningkatkan hasil dari dosis vaksin yang dapat digunakan.

"Untuk berbagai organisme, hampir 30% genom digunakan untuk menyandikan protein membran," kata rekan penulis studi Neha Kamat, yang merupakan asisten profesor teknik biomedis di McCormick dan pakar membran sel. "Protein membran adalah bagian yang sangat penting dalam kehidupan. Dengan mempelajari cara menggunakan protein membran secara efektif, kita benar-benar dapat memajukan sistem bebas sel."

Powered By NagaNews.Net