Darpa Entwickelt Human-Biofabriken, Um Lebensrettende Impfstoffe Zu Brauen

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Der menschliche körper könnte als eine art bioreaktor genutzt werden, um impfstoffe für tödliche krankheiten wie ebola oder influenza schneller herzustellen.

ST. LOUIS - Die nächste Fabrik für lebensrettende Medikamente könnte der menschliche Körper selbst sein.

Wissenschaftler entwickeln eine neue Impfstoffherstellungsmethode, die die Fähigkeit des menschlichen Körpers zur schnellen Erzeugung von Antikörpern, seiner Hauptwaffe für die Bekämpfung von Krankheiten, gemeinsam nutzt, sagen Forscher der Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA).

Die neue Methode der Impfstoffherstellung würde bedeuten, dass der Körper Anweisungen zur Herstellung bestimmter Antikörper erhält. Da der Körper ein eigener Bioreaktor wäre, könnte der Impfstoff viel schneller als mit herkömmlichen Methoden hergestellt werden, und das Ergebnis wäre ein höheres Schutzniveau, sagte Oberst Daniel Wattendorf, ein klinischer Genetiker bei DARPA, dem Zweig des US-Verteidigungsministeriums mit der Entwicklung neuer Technologien für das Militär beauftragt.

Wattendorf beschrieb seine Forschung hier auf der von DARPA veranstalteten Konferenz "Wait, What? Technology Forum". [Ebola-Virus: 5 Dinge, die Sie wissen sollten]

Langsamer, ineffektiver Prozess

Das derzeitige Verfahren zur Herstellung von Impfstoffen dauert mindestens neun Monate. Als sich die H1N1-Schweinegrippe 2009 ausbreitete, züchteten die Forscher die Impfstoffe in Eierstöcken von Mäusen für Monate, bevor sie ausreichende Mengen des Arzneimittels produzieren konnten, um sie an Menschen zu verabreichen.

Idealerweise verwechselt der Körper den Impfstoff - im Wesentlichen ein harmloses Protein oder Antigen von der äußeren Hülle des Virus - mit dem Virus selbst. Dieser Fall der falschen Identität spornt das Immunsystem an, Millionen von Antikörpern herzustellen, die sich an die Eindringlinge anschließen und diese neutralisieren. Unglücklicherweise entwickelten im Ausbruch des Jahres 2009 nur 40 bis 60 Prozent der Immunisierten Antikörper, sagte Wattendorf.

Als die Wissenschaftler die Zahlen knackten, fanden sie den gletschig langsamen Produktionsprozess sowie die eingeschränkte Wirksamkeit des Impfstoffs vor. Der 2009 Influenza-Impfstoff schützte nur 1,6 Prozent der über 60 Millionen Amerikaner, die die Grippeimpfung erhielten, so Wattendorf.

"Und dies war der schnellste Impfstoff, der jemals produziert wurde", fügte er hinzu.

Sofortiger Schutz

Die Ebola-Krise des vergangenen Jahres weist jedoch auf eine möglicherweise schnellere Methode hin. Nachdem der medizinische Missionar Dr. Kent Brantly das tödliche Virus nach einer Plasmatransfusion eines Patienten erfolgreich bekämpft hatte, erwiderte er die Gunst, indem er sein Blut anderen infizierten Amerikanern spendete.

Weil sein Körper das Virus besiegt hatte, wimmelte es von Ebola-Antikörpern. Theoretisch würde dies den Empfängern sofort die Waffen liefern, die zur Zerstörung des Virus erforderlich sind. Im Gegensatz zu einem typischen Impfstoff verlässt sich diese Methode nicht auf die fleckige Fähigkeit des Immunsystems, einen fremden Eindringling zu erkennen und dann den stärksten Antikörper zu produzieren, sagte Wattendorf gegenüber WordsSideKick.com.

Aber diese Methode des guten Samariters hat eine offensichtliche Achillesferse: Es gibt nicht immer willige, erholte Patienten, bei einer Pandemie, die sich wie ein Lauffeuer verbreitet, Plasma zu spenden, sagte Wattendorf.

Körper als Bioreaktor

Stattdessen arbeiten DARPA-Wissenschaftler an einer skalierbareren Methode: Lebende, atmende Menschen als ihre eigenen Antikörperfabriken. [5 gefährliche Impfmythen]

Wissenschaftler würden virale Antikörper von jemandem ernten, der sich von einer Krankheit wie Grippe oder Ebola erholt hat. Nach dem Testen der Fähigkeit der Antikörper, Viren in einer Petrischale zu neutralisieren, isolierten sie die effektivsten, ermittelten die Gene, die zur Herstellung dieses Antikörpers erforderlich waren, und kodierten dann viele Kopien dieser Gene in ein zirkuläres Stück genetisches Material - entweder DNA oder RNA, die der Körper der Person dann als Kochbuch zum Aufbau des Antikörpers verwenden würde.

Mit einem einzigen Nadelstoß setzen die Ärzte dann das Rezept für genetische Antikörper in die Muskelzellen einer Person ein. Sobald sich die frei bewegliche RNA in der Muskelzelle befindet, bindet sie sich an die DNA- oder RNA-Anweisungen und erstellt viele Kopien von Antikörpern. (Die Verwendung von RNA zur Kodierung von Anweisungen zur Herstellung des Antikörpers würde die Antikörperproduktion innerhalb weniger Stunden schnell auf eine wirksame Dosis ansteigen lassen, aber der Schutz kann sich schnell auflösen. Die Herstellung von Antikörpern durch DNA dauert ein bis zwei Tage und muss durch einen schmerzhafteren Prozess eingebracht werden Elektroporation genannt, aber die Antikörper werden noch monatelang zirkulieren, sagte Wattendorf gegenüber WordsSideKick.com.

"Der Körper wird zum Bioreaktor", sagte Wattendorf.

In Arbeit

Bislang entwickeln verschiedene Unternehmen und Institutionen mit dieser Methode potenzielle Impfstoffe. Im Gegensatz zur Gentherapie seien die genetischen Anweisungen zur Herstellung des Antikörpers nicht dauerhaft in das Genom einer Person kodiert, fügte er hinzu. Stattdessen werden die genetischen Anweisungen zur Herstellung des Antikörpers mit der Zeit allmählich abgebaut.

"Wir haben das gegen Grippe gemacht, und wir machen das mit den Ebola-Patienten, die in den USA überlebt haben", sagte Wattendorf. "Insbesondere bei Grippe haben wir einen über 1.000-fach stärkeren Schutz gesehen, als jemals zuvor berichtet wurde."

Forscher haben jetzt gezeigt, dass der Körper als Bioreaktor ausreichend Antikörper produzieren kann, um kleine Tiere wie Mäuse und sogar nicht-menschliche Primaten zu schützen. Aber der Mensch ist größer und benötigt mehr zirkulierende Antikörper, um eine Krankheit abzuwehren. Daher untersuchen die Forscher derzeit, ob die derzeitige Methode genügend Antikörper für eine therapeutische Dosis produziert. Die Forscher haben auch Mittel für Frühphasen-Sicherheitstests in Humanstudien erhalten, sagte Wattendorf.

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