Bắn vào một Cure

Bryce Chackerian Custom-Builds Vaccine, Mỗi lần một hạt

Hình ảnh trên màn hình trông giống như một quả bóng đá gập ghềnh, có các mảng màu đỏ, xanh lá cây và xanh lam (và một số điểm màu vàng ngẫu nhiên)

Nhưng quả bóng kỳ quặc này không liên quan gì đến thể thao. Thay vào đó, nó đại diện cho một cách mới táo bạo để xây dựng một thứ mà bạn có thể đã nhận được từ bác sĩ của mình nhiều năm trước: vắc xin.

Dưới kính hiển vi, hình cầu gập ghềnh này nhân lên thành nhiều hình giống nhau trong hình ảnh thang độ xám. Tiến sĩ Bryce Chackerian giải thích: “Đó chỉ là lớp vỏ của virus.

Trong nhiều thập kỷ, những lớp vỏ này - được gọi là các hạt giống virus hoặc VLP - đã mang lại cho anh ta lợi thế trước đối thủ của mình ngay trên sân của họ.

Chackerian, giáo sư và phó chủ tịch Khoa Di truyền Phân tử & Vi sinh, lớn lên ở Vùng Vịnh, nơi cha anh làm việc với tư cách là nhà hóa học cho NASA. Mặc dù anh ấy nói rằng khoa học không được thảo luận thường xuyên trong nhà của họ, Chackerian đã đến Đại học California, Berkeley, trong cuộc cách mạng sinh học phân tử vào những năm 1980.

Tại đây, ông nghiên cứu về di truyền vi khuẩn, và cuối cùng nhận bằng tiến sĩ vi sinh tại Đại học Washington trong khi nghiên cứu về virus gây suy giảm miễn dịch ở người (HIV) với Tiến sĩ Julie Overbaugh. Chackerian nói: “Chính trong phòng thí nghiệm đó, tôi đã quan tâm đến việc xem xét các tương tác cơ bản giữa vật chủ và mầm bệnh.

Thông thường, hệ thống miễn dịch theo dõi những kẻ xâm lược nước ngoài, bao gồm cả vi rút. Chackerian nói: “Virus là những loại cấu trúc độc đáo. "Chúng rất khác với những thứ bạn có trong cơ thể." Đó là do hình dạng độc đáo của chúng mà hệ thống miễn dịch của bạn có thể nhận ra và chiến đấu chống lại vi rút.

Một số vi rút và mầm bệnh đã tìm ra cách để che giấu những phẩm chất ngoại lai của chúng, bằng cách sử dụng "lá chắn" đường giúp chúng tránh bị phát hiện hoặc tiến hóa trước khi được công nhận. Chackerian nói: “Đây là tất cả những thứ có cái gọi là biến thể kháng nguyên, vì vậy các protein liên tục thay đổi để tránh các phản ứng miễn dịch.

Vì vậy, làm thế nào để bạn đánh bại một loại virus đã vượt trội hơn hệ thống miễn dịch của bạn? Nói một cách đơn giản, bạn bắt chước nó.

Chackerian lần đầu tiên biết được điều này khi làm việc với Tiến sĩ John Schiller, một trong những nhà nghiên cứu có công trình tạo ra vắc-xin gây u nhú ở người (HPV), tại Viện Ung thư Quốc gia. Chackerian nhớ lại: “Đó là khoảng thời gian thú vị trong phòng thí nghiệm vì họ đã phát triển công nghệ hạt giống virus này.

Nhóm của Schiller phát hiện ra rằng lượng protein dư thừa của virus có thể tự dệt thành một hạt trông giống như virus, nhưng thiếu các bộ phận lây nhiễm. Khi Chackerian bắt đầu vào phòng thí nghiệm của Schiller, họ đã bắt đầu sử dụng những hạt này để tạo ra vắc-xin, bao gồm cả vắc-xin cho HPV. Chackerian giải thích: “Bởi vì nó trông giống vi rút,“ nếu bạn sử dụng nó như một chất sinh miễn dịch, nó sẽ tạo ra các phản ứng kháng thể có thể bảo vệ bạn khỏi bị nhiễm vi rút ”.

Đây chỉ là bước khởi đầu cho những gì công nghệ này có thể được sử dụng.

Tự hỏi liệu những hạt này có thể được sử dụng trong vắc-xin cho các bệnh lý khác hay không, Chackerian bắt đầu thêm những thứ vào VLP mà thông thường sẽ không tạo ra phản ứng miễn dịch. Chúng bao gồm các phần protein của chính chúng ta - như CCR-5, thụ thể liên quan đến nhiễm HIV, hoặc TNF-a, một protein liên quan đến bệnh viêm khớp và bệnh vẩy nến - thường được điều trị bằng các kháng thể dược sản xuất.

"Về cơ bản, nó hoạt động," Chackerian nói. "Chúng tôi lấy một phần nhỏ TNF-a hoặc CCR5, dàn nó trên bề mặt của VLP và sau đó sử dụng các VLP đó như một chất sinh miễn dịch. Bạn có thể nhận được những phản ứng thực sự mạnh mẽ chống lại các kháng nguyên tự thân."

Bằng cách bão hòa các VLP với các tự kháng nguyên này, Chackerian nhận thấy việc sản xuất kháng thể mạnh hơn bởi hệ thống miễn dịch kéo dài hơn các liệu pháp khác. Điều này mở ra cánh cửa cho các loại vắc xin hiệu quả hơn chống lại những căn bệnh mà không ai có thể coi là có thể phòng ngừa được.

Chackerian nói: “Một trong những lý do tại sao chúng tôi nghĩ rằng một loại vắc-xin có thể là một ý tưởng hay là vì các kháng thể đơn dòng nói chung rất đắt và vắc-xin nói chung là rẻ. Một nghiên cứu năm 2018 được công bố trên Tạp chí chăm sóc quản lý Mỹ báo cáo rằng chi phí trung bình hàng năm của các phương pháp điều trị bằng kháng thể đơn dòng cho các bệnh như ung thư hoặc các bệnh tim mạch là khoảng 100,000 đô la.

Ông nói: “Đây có thể là một cách cung cấp một giải pháp thay thế cho các liệu pháp điều trị dựa trên kháng thể đơn dòng.

Năm 2004, Chackerian đã tìm thấy các nhà nghiên cứu khác cùng phát triển công nghệ đa năng này sau khi anh đảm nhận vị trí giảng viên tại UNM. Ông nhanh chóng tìm được một đối tác là Tiến sĩ David Peabody, người có chung mối quan tâm với công việc này và đã nghiên cứu thực khuẩn thể - loại virus nhắm vào vi khuẩn - trong nhiều thập kỷ.

Chackerian giải thích rằng các thể thực khuẩn của Peabody không chỉ có thể tổ chức thành các VLP mà còn dễ sản sinh hơn và gắn các mảnh kháng nguyên ngắn vào đó. Anh ấy nói rằng sự hợp tác này rất cần thiết cho công việc của họ ngày nay.

Chackerian giải thích: “Thật tuyệt vời - về cơ bản chúng tôi điều hành một phòng thí nghiệm chung. "Luôn luôn tốt khi có mọi người từ bỏ ý tưởng."

Tư duy hợp tác của ông đã mở rộng đến một số phòng thí nghiệm khác ở các khoa khác trong khuôn viên trường. Ông nói: “Đó là một điều thực sự tuyệt vời khi làm việc tại UNM - để thiết lập những sự hợp tác đó thật dễ dàng.

Họ cũng hợp tác với các trường đại học trên khắp đất nước, nghiên cứu vắc xin phòng bệnh sốt rét, chlamydia và Zika, cũng như cholesterol cao và ung thư.

Công trình của Chackerian và Peabody đã tạo ra nhiều bằng sáng chế, cũng như một cách tiếp cận mới để sử dụng VLP: khám phá các mục tiêu miễn dịch bằng cách sử dụng thư viện các mục tiêu tiềm năng.

“Ý tưởng đằng sau hệ thống khác này là về cơ bản nó loại bỏ toàn bộ quá trình (thử và sai) đó,” ông giải thích. "Chúng tôi có thể tạo các thư viện ngẫu nhiên này và sau đó xem cái nào phù hợp nhất với bất kỳ thứ gì chúng tôi muốn nhắm mục tiêu."

Nền tảng VLP định hướng mục tiêu của họ đã trở thành cơ sở cho một công ty công nghệ sinh học mới có tên là Agilvax, mà Chackerian và Peabody đã giúp thành lập và họ đóng vai trò là thành viên ban cố vấn. Công ty hiện đang sử dụng nền tảng để phát triển vắc xin ung thư vú.

Mặc dù sự nghiệp nhiều mặt của mình, Chackerian tin rằng di sản của ông còn nằm ở thế hệ các nhà nghiên cứu tiếp theo. Anh ấy truyền kiến ​​thức và niềm đam mê mà anh ấy học được từ những người cố vấn của mình cho các học viên và kỹ thuật viên của chính mình.

“Tôi thực sự may mắn khi có rất nhiều người tuyệt vời làm việc trong phòng thí nghiệm,” anh nói và nói thêm rằng việc chứng kiến ​​họ tiến lên sự nghiệp của chính mình cũng bổ ích như chính anh vậy.

Mục tiêu hiện tại của Chackerian là đưa một loại vắc xin vào thử nghiệm lâm sàng, mặc dù anh ta biết rằng nó sẽ rất khó khăn. Ông giải thích: “Chúng tôi có vắc-xin chống lại hầu hết những thứ mà việc chế tạo vắc-xin rất dễ dàng, vì vậy, những gì còn lại là những điều khó khăn”.

Tuy nhiên, điều này dường như không làm anh ấy bận tâm - thay vào đó, nó thúc đẩy anh ấy muốn học hỏi càng nhiều càng tốt từ các chuyên gia mà anh ấy cộng tác để sử dụng VLP của mình cho các phương pháp điều trị tốt hơn.

"Tôi thích được học trong lĩnh vực học thuật," anh nói. "Tôi thích trở thành người R&D - tốt hơn là người R chứ không phải người D - đó là công việc mà tôi thích làm."