Nya vacciner med nanoteknologi

Bakteriella infektioner skördar miljontals liv globalt varje år. I ett stort multidisciplinärt forskningsprojekt vid Karolinska institutet och KTH utvecklas en helt ny typ av nanovaccin mot en rad vanliga infektionssjukdomar. Forskningen spänner över hela spektrumet från grundforskning till tillämpning och använder ett brett angreppsätt för att förstå hur bakterier beter sig. Redan har forskarna kommit en bra bit på vägen.

Dagens vacciner rår inte på många av våra vanligaste – och farligaste – bakteriesjukdomar. Under ledning av Birgitta Henriques-Normark, professor i klinisk mikrobiologi vid Karolinska institutet och överläkare vid Karolinska universitetssjukhuset, pågår ett stort tvärvetenskapligt forskningsprojekt. Syftet är att ta fram en helt ny kategori av vacciner, som bygger på en slags nanopartiklar som kallas exosomer. De är små membranblåsor, mindre än en miljondels meter i diameter, som bildas från celler som en stressreaktion och gör att cellerna kan kommunicera med omgivningen och påverka andra celler och vävnader i kroppen. Även bakterier kan bilda exosomer och de kan ha stor betydelse för uppkomsten av sjukdomar.
– Vi renar fram exosomer från bakterier och studerar dem in vitro. Nu börjar vi förstå mer av hur de ser ut, vad de består av, hur de tar sig in i kroppen och vad som triggar kroppens immunsvar. Tanken är att den kunskapen ska leda till att vi kan skapa riktade vaccin mot en rad sjukdomar, förklarar Birgitta Henriques-Normark.

Avancerad visualisering
För att studera dessa extremt små partiklar krävs avancerade visualiseringstekniker. Här samverkar teamet på KI med forskare på KTH, där ett forskarteam utvecklar fluorescensbaserad spektroskopi och mikroskopi med mycket hög känslighet och upplösning samt låg bakgrund. Teamet samarbetar med företaget Single Quantum, som utvecklar högkänsliga detektorer.
– Vi ser hur ytproteiner interagerar med värdceller på molekylnivå och kan då avläsa stressreaktionen hos celler som exponeras för bakterier, både inom det synliga och det nära infraröda våglängdsområdet, berättar Jerker Widengren, professor i biomolekylär fysik vid KTH och läkare i botten.
Nästa steg är att designa artificiella exosomer, nanopartiklar, med ny teknologi så att de får ytegenskaper för optimal interaktion med immunceller, för att ge ett skyddande immunsvar mot farliga bakteriestammar.

Flera patent
De bakterier som står i fokus för forskningen ger upphov till en rad av våra allra vanligaste infektionssjukdomar. Flera är potentiellt dödliga, i synnerhet sett ur ett globalt perspektiv. Det handlar bland annat om pneumokocker, stafylokocker och streptokocker, som ligger bakom sjukdomar som lunginflammation, blodförgiftning, hjärnhinneinflammation, öroninflammation och så kallad sjukhussjuka.
Forskningen har lett till ett flertal patent och man har även grundat företaget Zalvac för vaccinutveckling. Nu väntar närmast utveckling av ett pneumokockvaccin mot öron-, bihåle- och lunginflammation. Ett första steg är toxicitetstester, för att utesluta allvarliga biverkningar samt att säkerställa att vaccintillverkningen sker enligt GMP, Good Manufacturing Practice. Först längre fram kan vaccinet testas kliniskt för att se hur effektivt det är.
– Det är ett omfattande och långsiktigt arbete att ta fram ett vaccin. Samtidigt såg vi under covidpandemin att det går att mobilisera snabbt, framhåller Birgitta och Jerker.

Avgörande stöd
Förhoppningen är att vaccinen inte bara ska minska förekomsten av allvarliga infektionssjukdomar utan även bidra till minskad antibiotikaresistens. Men det finns flera utmaningar.
– Mikrober är smarta och har en förmåga att överlista sina fiender. De kan exempelvis mutera och bli resistenta mot läkemedel. Så det gäller att ligga steget före och slå brett, förklarar Birgitta.
Forskningen finansieras av SSF, Stiftelsen för strategisk forskning, inom ramen för det tvärvetenskapliga programmet Med-X, där medicin integreras med forskning inom IT, elektronik eller material. Birgitta och Jerker lyfter fram att stödet är avgörande.
– Det är otroligt värdefullt, annars hade det här projektet inte blivit av. Vi har även kunnat utbilda ett flertal doktorander under tiden, vilket är viktigt inför framtiden.