1 Oct 2019 Gakken Editorial

Sistem Nanopartikel Baru untuk Vaksin RNA yang Lebih Efektif

Vaksin yang dibuat dari asam ribonukleat atau Ribonucleic acid (RNA) memiliki potensi besar sebagai cara untuk mengobati kanker atau mencegah berbagai penyakit menular. Banyak perusahaan biotek sedang mengerjakan vaksin semacam itu dan beberapa telah menjalani uji klinis.

Salah satu tantangan untuk membuat vaksin RNA adalah memastikan bahwa RNA masuk ke dalam sel imun yang tepat dan menghasilkan cukup protein yang disandikan. Selain itu, vaksin harus menstimulasi respons yang cukup kuat sehingga sistem kekebalan tubuh dapat memusnahkan bakteri, virus, atau sel kanker yang relevan.

Insinyur kimia  Massachusetts Institute of Technology (MIT) kini telah mengembangkan seri baru nanopartikel lipid untuk memberikan vaksin tersebut. Mereka menunjukkan bahwa partikel-partikel tersebut memicu produksi protein secara efisien yang dikodekan oleh RNA, dan mereka juga berperilaku seperti "adjuvant," semakin meningkatkan efektivitas vaksin. Dalam sebuah studi tentang tikus, mereka menggunakan vaksin RNA ini untuk  menghambat pertumbuhan tumor melanoma.

"Salah satu penemuan utama dari makalah ini adalah bahwa Anda dapat membangun lipid pengiriman RNA yang juga dapat mengaktifkan sistem kekebalan," kata Daniel Anderson, seorang profesor di Departemen Teknik Kimia MIT dan anggota Institut Koch MIT untuk Penelitian dan Institut Kanker Integratif untuk Teknik Medis dan Sains.

Penambah vaksin

Kebanyakan vaksin tradisional dibuat dari protein yang diproduksi oleh mikroba infeksius, atau dari bentuk mikroba yang melemah itu sendiri. Dalam beberapa tahun terakhir, para ilmuwan telah mengeksplorasi ide membuat vaksin menggunakan DNA yang mengkode protein mikroba. Namun, vaksin ini, yang belum disetujui untuk digunakan pada manusia, sejauh ini gagal menghasilkan respon imun yang cukup kuat.

RNA adalah alternatif yang menarik untuk DNA dalam vaksin karena tidak seperti DNA, yang harus mencapai inti sel untuk menjadi fungsional, RNA dapat diterjemahkan menjadi protein segera setelah masuk ke dalam sitoplasma sel. Itu juga dapat diadaptasi untuk menargetkan berbagai penyakit.

"Keuntungan lain dari vaksin ini adalah kita dapat dengan cepat mengubah target penyakit," katanya. "Kita dapat membuat vaksin untuk berbagai penyakit dengan sangat cepat hanya dengan bermain-main dengan urutan RNA."

Agar vaksin RNA menjadi efektif, perlu memasukkan jenis sel kekebalan yang disebut sel penyaji antigen. Sel-sel ini kemudian menghasilkan protein yang dikodekan oleh vaksin dan menampilkannya pada permukaannya, menarik dan mengaktifkan sel T dan sel imun lainnya.

Laboratorium Anderson sebelumnya telah mengembangkan nanopartikel lipid untuk memberikan RNA dan DNA untuk berbagai aplikasi. Partikel lipid ini membentuk tetesan kecil yang melindungi molekul RNA dan membawanya ke tujuan. Pendekatan yang biasa dilakukan para peneliti adalah menghasilkan perpustakaan yang terdiri dari ratusan atau ribuan partikel kandidat dengan berbagai fitur kimia, kemudian menyaringnya untuk yang paling berhasil.

"Dalam satu hari, kami dapat mensintesis lebih dari 1.000 bahan lipid dengan berbagai struktur berbeda," kata Miao. "Begitu kami memiliki perpustakaan yang sangat besar itu, kami dapat menyaring molekul dan melihat jenis struktur yang membantu RNA dikirim ke sel-sel penyaji antigen."

Mereka menemukan bahwa nanopartikel dengan fitur kimia tertentu - struktur siklik di salah satu ujung partikel - mampu mengaktifkan jalur pensinyalan kekebalan yang disebut stimulator gen interferon (STING). Setelah jalur ini diaktifkan, sel-sel menghasilkan interferon dan sitokin lain yang memprovokasi sel T untuk bertindak.

Pengembangan Lebih Lanjut

Para peneliti menguji partikel dalam dua model melanoma tikus yang berbeda. Pertama, mereka menggunakan tikus dengan tumor yang direkayasa untuk menghasilkan ovalbumin, protein yang ditemukan dalam putih telur. Para peneliti merancang vaksin RNA untuk menargetkan ovalbumin, yang biasanya tidak ditemukan pada tumor, dan menunjukkan bahwa vaksin menghentikan pertumbuhan tumor dan kelangsungan hidup yang lama secara signifikan.

Kemudian, para peneliti menciptakan vaksin yang menargetkan protein yang diproduksi secara alami oleh tumor melanoma, yang dikenal sebagai Trp2. Vaksin ini juga merangsang respons kekebalan yang kuat yang memperlambat pertumbuhan tumor dan meningkatkan tingkat kelangsungan hidup pada tikus.

Anderson mengatakan dia berencana untuk mengejar pengembangan lebih lanjut dari vaksin kanker RNA serta vaksin yang menargetkan penyakit menular seperti HIV, malaria, atau Ebola.

"Kami pikir mungkin ada aplikasi luas untuk ini," katanya. "Bidang yang sangat menarik untuk dipikirkan adalah penyakit di mana saat ini tidak ada vaksin."

Sumber: Nature Biotechnology, 2019; DOI: 10.1038/s41587-019-0247-3

Riset dan Terobosan


1 Oct 2019 Gakken Editorial