طراحی کاندیدای واکسن برای جلوگیری از عفونت ناشی از مواد غذایی

به گزارش روابط ‌عمومی بنیاد ملی علم ایران (INSF)، الناز افشاری در طرح پسادکتری مأموریت‌گرا با عنوان «طراحی و ساخت کاندیدای واکسن کایمریک پروتئین سطحی نوترکیب سالمونلا و شیگلا و بررسی اثر حفاظت‌بخشی آن علیه بیماری سالمونلوز و شیگلوز جهت پیشگیری از عفونت‌های منتقله از مواد غذایی»، با راهنمایی ندا سلیمانی در دانشگاه شهید بهشتی، به طراحی و ارزیابی یک کاندیدای واکسن جدید برای پیشگیری از عفونت‌های ناشی از باکتری‌های سالمونلا و شیگلا پرداخت.

افشاری با اشاره به اهمیت بیماری‌های منتقله از مواد غذایی گفت: بیماری‌های منتقله از راه غذا طیف گسترده‌ای از بیماری‌ها را شامل می‌شوند که در اثر مصرف مواد غذایی آلوده به عوامل بیماری‌زا از جمله باکتری‌ها، ویروس‌ها و انگل‌ها ایجاد می‌شوند. این بیماری‌ها معمولاً به‌صورت عفونت‌های گاستروانتریت با علائمی مانند درد شکم، اسهال و استفراغ همراه هستند و در صورت عدم درمان مناسب و به‌موقع منجر به عفونت‌های سپسیس، اسهال‌های خونی مزمن و عفونت‌های سیستمیک (خارج دستگاه گوارش) همراه با درصد مرگ‌ومیر زیاد خواهند شد. از عوامل باکتریایی مهم ایجادکننده عفونت‌های غذایی می‌توان به باکتری‌های سالمونلا و شیگلا اشاره کرد. 

وی افزود: این دوباکتری از عوامل مهم و شایع ایجاد عفونت‌های روده‌ای در انسان هستند که می‌توانند موجب بروز بیماری‌های تهاجمی و عفونت‌های سیستمیک شوند. از سوی دیگر، وجود سروتایپ‌های متعدد این باکتری‌ها و افزایش سویه‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک، ضرورت توسعه روش‌های پیشگیرانه و واکسن‌هایی با دامنه حفاظت گسترده‌تر را افزایش داده است.

این پژوهشگر با تشریح هدف اصلی طرح اظهار کرد: هدف از این پژوهش، طراحی و ساخت یک کاندیدای واکسن مالتی‌اپی‌توپ جدید بود که بتواند به‌طور هم‌زمان علیه دو باکتری سالمونلا و شیگلا پاسخ ایمنی ایجاد کند. برای این منظور، شش فاکتور ویرولانس حفاظت‌شده از دوباکتری شامل پروتئین‌های SipD، SpvB، RcK، IpaD، SigA و FimA مورد بررسی قرار گرفتند. این پروتئین‌ها نقش مهمی را در کلونیزاسیون، تهاجم، بقا و ایجاد بیماری توسط این دو باکتری ایفا می‌کنند.

افشاری ادامه داد: در طراحی این کاندیدای واکسن، اپی‌توپ‌های ایمنی‌زای منتخب از پروتئین‌های مذکور در کنار بخش پروتئینی فلاژل FliC سالمونلا تیفی‌موریوم به‌عنوان یک ادجوانت مخاطی سیستم ایمنی، در قالب یک سازه مالتی‌اپی‌توپ (FMEC) برای اولین بار مورد استفاده قرار گرفتند. همچنین این سازه در قالب فرمولاسیون یک نانوواکسن مبتنی بر کیتوزان طراحی شد تا امکان تحریک مناسب پاسخ ایمنی علیه عفونت‌های سالمونلوز و شیگلوز را فراهم نماید.

وی با اشاره به روش انجام پژوهش گفت: برای طراحی سازه مالتی‌اپی‌توپ، از ابزارهای ایمونوانفورماتیکی استفاده شد و پس از طراحی، سازه ژنی مورد نظر سنتز و در سویه بیانی E. coli BL21 بیان شد. پروتئین نوترکیب حاصل نیز با استفاده از روش کروماتوگرافی تمایلی نیکل تخلیص و سپس دیالیز گردید و برای مراحل بعدی مطالعه آماده شد.

این پژوهشگر افزود: در ادامه، ایمن‌سازی مدل موشی BALB/c با استفاده از فرمولاسیون‌های مختلف آنتی‌ژن و نانوذرات کیتوزان، در حضور یا عدم حضور ادجوانت فروند انجام شد. پس از آن، میزان آنتی‌بادی‌های سیستمیک و مخاطی ایجادشده در حیوانات مورد بررسی قرار گرفت تا توانایی سازه طراحی‌شده در تحریک پاسخ ایمنی ارزیابی شود.

افشاری با اشاره به نتایج حاصل از بررسی‌های ایمنی‌شناختی اظهار کرد: نتایج نشان داد که سازه طراحی‌شده توانسته است تیتر بالایی از آنتی‌بادی‌های سیستمیک و مخاطی IgG و IgA اختصاصی علیه پروتئین کاندیدای واکسن FMEC را ایجاد کند. همچنین القای پاسخ‌های IgG1 و IgG2a نشان‌دهنده تحریک هم‌زمان پاسخ‌های ایمنی هومورال و سلولی بود. در میان فرمولاسیون‌های مورد بررسی، بهترین پاسخ ایمنی مربوط به فرمولاسیون نانوکیتوزان حامل پروتئین در حضور ادجوانت فروند، سپس پروتئین نوترکیب در حضور ادجوانت فروند و در نهایت نانوکیتوزان حامل پروتئین در غیاب ادجوانت فروند بوده است.

وی ادامه داد: به‌منظور بررسی میزان حفاظت‌بخشی پاسخ ایمنی ایجادشده، آزمایش چالش باکتریایی با سویه‌های Shigella flexneri و Salmonella typhimurium انجام شد. نتایج نشان داد حیوانات ایمن‌شده در مقایسه با گروه کنترل (PBS) در مدل عفونت سیستمیک، میزان زنده‌مانی بالایی داشتند به‌طوری که زنده‌مانی حیوانات ایمن‌شده به ۱۰۰ درصد رسید.

این پژوهشگر افزود: همچنین کاهش قابل توجه بار میکروبی در خون و پاک‌سازی کامل باکتری از طحال حیوانات مدل پس از آزمون چالش مشاهده شد که نشان‌دهنده توانایی مناسب پاسخ ایمنی ایجادشده در مقابله با هر دو عامل بیماری‌زا بود.

 افشاری با اشاره به عوامل مؤثر در موفقیت کاندیدای واکسن جدید FMEC گفت: یکی از عوامل مهم در این نتایج، انتخاب اپی‌توپ‌های مشترک سلول های لنفوسیتB، سلول‌های لنفوسیت Tکمک‌کننده و T کشنده با ویژگی‌ قدرت آنتی‌ژنیک بالا و حفاظت‌شده در میان سویه‌های مختلف سالمونلا و شیگلا از شش فاکتور ویرولانس پروتئینی دخیل در مراحل مختلف بیماریزایی هردو باکتری بود. همچنین استفاده از بخش حفاظت‌شده فلاژل سالمونلا در کنار نانوذرات کیتوزان و ادجوانت فروند، به تقویت پاسخ ایمنی ایجادشده و پوشش‌دهی پاسخ ایمنی علیه سروتایپ‌های مختلف باکتریایی سالمونلا کمک کرده است.

وی خاطرنشان کرد: یکی از ویژگی‌های مهم این کاندیدای واکسن، قابلیت هدف‌گذاری هم‌زمان دو عامل بیماری‌زای مهم و ایجاد پاسخ ایمنی علیه سالمونلا و شیگلا است. این ویژگی می‌تواند در آینده امکان توسعه واکسن‌های دوظرفیتی با دامنه حفاظت گسترده‌تر را فراهم کند.

این پژوهشگر در پایان گفت: یافته‌های موفقیت آمیز این پژوهش، پتانسیل و کارایی پروتئین نوترکیب FMEC را به‌عنوان یک کاندیدای واکسن دوظرفیتی جدید و امیدوارکننده علیه سالمونلا و شیگلا نشان می‌دهد. با این حال، برای ارزیابی دقیق‌تر ایمنی، اثربخشی و قابلیت توسعه این کاندیدای واکسن، انجام مطالعات تکمیلی و آزمایش‌های بیشتر ضروری است. نتایج این طرح می‌تواند گامی در جهت توسعه راهکارهای نوین پیشگیرانه برای مقابله با عفونت‌های منتقله از مواد غذایی و کاهش پیامدهای ناشی از مقاومت آنتی‌بیوتیکی این عوامل بیماری‌زا باشد.