狂犬病抗原を封入した拍動性高分子微粒子の作製
2023年5月12日
この方法は、狂犬病抗原を、所定の遅延後に拍動放出を可能にする構造的および材料的特性を有する生分解性ポリマー微粒子に封入することを記載する。粒子コアから回収された抗原の酵素結合免疫吸着アッセイ(ELISA)評価では、粒子作製を通じて無傷の三量体狂犬病ウイルス糖タンパク質の存在が確認されます。
このアプローチの重要性は、1回の注射で複数回投与ワクチンを投与するために使用できることであり、特にアクセスの課題のために新生児が予防接種を受けていない低中所得国で、何百万人もの命を救う可能性があります。この製造方法により、狂犬病ワクチンは、1回の注射で現在のワクチン接種スケジュールを模倣する微粒子にカプセル化されたときに、本来の免疫付与形態を保持することができます。狂犬病は致命的な病気であり、場合によっては死を防ぐために最大5回のワクチン注射を繰り返す必要があります。
ただし、1回の訪問で完全なワクチンレジメンを投与することで、アドヒアランスを改善し、命を救うことができます。この技術は、さまざまな疾患の多様な治療法または予防薬を提供できるプラットフォーム技術を表しています。まず、3Dプリントされたマスターモールドの表面を、表面に40マイクロリットルのトリクロロシランが入ったスライドガラスを含む真空チャンバーに入れて処理します。
1時間真空を開始します。PDMSプレポリマーベースと硬化剤をプラスチックカップに質量比9:1で混合します。次に、溶液を50ミリリットルのチューブに移し、300 Gを室温で3分間遠心分離します。
遠心分離後、溶液が透明であることを確認してください。表面処理が完了したら、マスターモールドをアルミホイル皿に入れ、未硬化のPDMSを金型に注ぎ、フィーチャーが完全に水没することを確認します。アルミホイル皿を真空チャンバーに入れ、真空を1時間引いて気泡を取り除きます。
アルミホイル皿を取り外した後、マスターモールドの両端に800マイクロメートルのスペーサーを置き、気泡を避けてきれいなスライドガラスをマスターモールドに重ねます。バインダークリップを使用して、金型を800ミクロンのスペーサーに固定します。プレポリマーを120°Cのオーブンで4時間硬化させます。
硬化したら、バインダークリップを慎重に解放します。かみそりの刃を使用して、マスターモールドを硬化PDMSモールドから分離します。PLGAフィルムを調製するには、リングシム内の焦げ付き防止ポリマーシートに450ミリグラムのPLGAを置きます。
次に、2枚目の焦げ付き防止ポリマーシートをPLGAに重ね、101.6ミリメートルのCクランプを使用して、2つのアルミニウムブロック間のスタックを指で締めるまで圧縮します。Cクランプアセンブリを真空オーブンに入れます。オーブンで30分後、クランプを締めてさらに30分間戻します。
次に、アセンブリをデシケーターに4時間移して冷却します。冷却したら、clを緩めますamps、焦げ付き防止ポリマーシートからPLGAフィルムをはがし、ラベルの付いたペトリ皿に入れます。後で使用するために、ペトリ皿をデシケーターの中に保管します。
PLGAパーティクルを生成するには、前述のようにPDMSモールド表面を処理します。ピンセットまたはメスを使用して、250ミクロンのPLGAフィルムを粒子アレイとほぼ同じサイズに切断し、処理したPDMSモールドに置きます。PDMS金型の上にあるPLGAフィルムの上にきれいなガラス顕微鏡スライドを重ね、アレイとPLGAフィルムの上にスプリングクランプを配置してそれらを一緒に固定します。
クランプされた金型アセンブリを真空オーブンに1時間保持してから、室温で15分間冷却します。冷却したら、かみそりの刃を使用して静かに圧力をかけ、PDMSモールドをPLGA粒子アレイから分離し、PLGA粒子をデシケーターに保管してさらに使用します。粒子を濃縮狂犬病ワクチン抗原で満たすには、圧電ディスペンサーを準備し、PLGA粒子を含むスライドを分注領域に置きます。
濃縮抗原をプレートにロードし、ターゲット設定パラメータを入力してRunをクリックします。圧電ロボットは粒子を充填します。完了したら、ステレオスコープを使用して、パーティクルが充填されていることを確認します。
充填された粒子を密封するために、ホットプレート上にステンレス鋼ブロックを置き、ステンレス鋼ブロック上に2つの平行な顕微鏡スライドを置きます。ステンレス鋼ブロックを水平にした後、ホットプレートの電源を入れ、温度を摂氏205度に設定します。ステンレス鋼の所望の表面温度に達したら、充填されたPLGA粒子を2枚のスライドガラスに懸濁させ、直ちに18秒間タイマーを開始します。
密封されたパーティクルアレイをホットプレートから取り出した後、ラボベンチの2枚のスライドガラスに吊るし、1分間冷却します。密封された粒子を採取するには、メスの刃をスライドに対して45度の角度で保持し、粒子の基部に圧力を加えてスライドから分離します。メスを使用して、収穫した粒子を0.5ミリリットルの低タンパク質結合チューブに移動します。
狂犬病ワクチンの安定性を維持するために、ウシ血清アルブミンとグルコースを含む250マイクロリットルのPBSを追加します サンプルをステレオスコープの下に置き、1対の細い先端ピンセットで1本のプロングを使用して粒子を粉砕します。粒子充填中、完全な溶媒または水の蒸発には十分な乾燥時間が必要です。乾燥後、溶質デポーが粒子コアの底部に残る。
このPLGAでは、18秒から24秒の間に、貨物を含む粒子が粒子構造を失うことなく完全に密閉されていたため、粒子の理想的な形態が観察されました。粒子は、適切に梱包および密封された場合、19ゲージの針に簡単に収まるほど小さかった。さらに、10個の粒子は、2%カルボキシメチルセルロースなどの粘性溶液に注入すると、19ゲージの針を通って一貫して流れました。
透過型電子顕微鏡写真は、濃縮抗原サンプル中の無傷の狂犬病変異体を示し、これらは出発原液よりも約4.4倍濃縮されていました。封鎖後、抗原の約69%が生理活性型でカプセル化されたままであり、熱ストレスが封鎖中に有意な損失を引き起こすことを示唆しているが、ウイルス抗原のほとんどは無傷のままである。微粒子の充填は、最も重要なステップの1つです。
粒子が正しく充填されていないと、粒子が正しくシールされる可能性は低くなります。安定性を理解するには、粒子コア内の賦形剤やその他の生物学的に関連する材料を含む追加の製剤開発が必要です。
概要
この方法は、予め決められた遅延後に脈動放出を可能にする生分解性ポリマーマイクロパーティクルへの狂犬病抗原のカプセル化を説明しています。この方法により、単一の注射で複数回のワクチン投与が可能になり、低中所得国での予防接種のアクセスが向上する可能性があります。
主要な研究構成要素
科学の分野
- ワクチン送達システム
- 生分解性ポリマー
- 免疫学
背景
- 狂犬病は複数のワクチン投与を必要とする致命的な病気です。
- 現在の予防接種スケジュールは遵守が難しい場合があります。
- カプセル化技術はワクチンの安定性と送達を向上させることができます。
- 単回注射のソリューションは、十分なサービスを受けていない地域で命を救う可能性があります。
研究の目的
- 狂犬病ワクチン抗原をカプセル化する方法を開発すること。
- 従来の予防接種スケジュールを模倣する送達システムを作成すること。
- ワクチンの遵守とアクセシビリティを向上させること。
使用された方法
- マイクロパーティクル生産のためのPDMSモールドの製作。
- 抗原カプセル化のためのPLGAフィルムと粒子の準備。
- ワクチンで粒子を充填するための圧電ディスペンサーの使用。
- 充填されたマイクロパーティクルの封止と収穫による安定性試験。
主な結果
- 粒子は狂犬病ワクチン抗原で正常に充填されました。
- カプセル化後、約69%の抗原が生物学的に活性なままでした。
- 粒子の完全性を維持するための封止時間は最適化されました。
- マイクロパーティクルは標準的な針を通して注射に適したサイズを示しました。
結論
- この方法はワクチン送達のための有望なプラットフォームを提供します。
- 単回注射ワクチンは予防接種率を向上させる可能性があります。
- この技術の他の治療法への応用を探るため、さらなる研究が必要です。
よくある質問
Executive Industry Relevance
Pulsatile polymeric microparticle encapsulation of rabies antigen enables single-injection vaccine regimens, addressing adherence and access barriers in resource-limited settings. This platform technology supports the delivery of immunogenic antigens with tunable release profiles, directly impacting vaccine pipeline efficiency and global health portfolios. The method's ability to preserve antigen integrity during fabrication is critical for predictive confidence in translational vaccine development.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of antigen stability and immunogenicity under encapsulation stressors.
- Supports functional validation of antigen release kinetics for immune response modeling.
- Facilitates predictive assessment of formulation impact on antigen bioactivity.
Screening & Assay Development
- Provides standardized microparticle fabrication for reproducible vaccine delivery studies.
- Enables quantitative ELISA-based measurement of antigen recovery post-encapsulation.
- Supports scalability and platform reuse for diverse antigen candidates.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with disease-relevant vaccine delivery models for preclinical evaluation.
- Maintains continuity from antigen discovery through formulation optimization.
- De-risks advancement by demonstrating preserved antigenicity after processing.
Pipeline & Workflow Integration
This encapsulation method integrates from antigen discovery through preclinical formulation, supporting lead candidate selection and translational readiness.
- Discovery Biology: Confirms antigen integrity and immunogenicity post-encapsulation for hypothesis-driven vaccine design.
- Screening: Standardizes microparticle production and ELISA-based quantification for batch comparability.
- Analytics: Delivers quantitative recovery and bioactivity data to inform formulation decisions.
- Translational Research: Bridges discovery and preclinical validation by enabling single-injection regimens in disease-relevant models.
- Enterprise Reuse: Establishes a modular platform adaptable to multiple vaccine and therapeutic payloads.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in antigen stability and release kinetics.
- Operational Value: Standardizes encapsulation and assay workflows for reproducibility and scalability.
- Strategic Value: Enables go/no-go decisions for vaccine candidates based on quantitative antigen recovery.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of single-injection vaccine platforms for global health impact.
Implementation Considerations
- Requires expertise in polymer processing and microfabrication techniques.
- Demands access to piezoelectric dispensing and ELISA analytical infrastructure.
- Necessitates cross-team standardization of fabrication and assay protocols.
- Adaptation to other antigens may require formulation optimization for stability.
- Heat sealing step may limit compatibility with highly heat-sensitive biomolecules.
