Though vaccines contribute significantly to improving world health by preventing the debilitating, and in some cases, fatal effects of infectious diseases by inducing a protective immune response against the causative agent, its success is limited, however, by the need for multiple injections, and because this costly and inconvenient regimen often leads to logistical challenges and poor patient compliance. Additionally, Due to advances in biotechnology, many future vaccines will also be peptide or protein subunits made by chemical synthesis or recombinant DNA technology. Subunit vaccines are usually very poorly immunogenic compared to whole-cell vaccines, and therefore require several boosters with standard adjuvant in order to fully vaccinate an individual. These are directly related to less patient compliance.
The concept on which tremendous research efforts has been being conducted is “Single shot target vaccine” which is a combination product of a prime component—antigen with an appropriate adjuvant—and a microsphere components that encapsulate antigen and provides the booster immunizations by controlling the release of the antigen ranging from several weeks to months long. Again, it provides a window for needless vaccination since microsphere can be made by pH dependent biodegradable polymers that allow the micro-particles to cross the low pH of stomach; consequently the high levels of protease and bile salts in intestine also open the way of oral vaccination.
Not only these, controlled release microsphere vaccine also enhance the immune response to antigen by several mechanisms in addition to the well known depot effect. Those are (1) enhance the antigen processing capacity of professional antigen presenting cells (APC’s) by target phagocytosis and direct delivery for the major histocompatibility complex (MHC) class II pathway to increase antibody production (2) also through the major histocompatibility complex (MHC) class I pathway (endogenous antigen) to initiate the cytotoxic T lymphocyte mediated immune response. The humoral immune response that is antibody production through MHC class II pathway is generally effective for protection from blood-borne pathogens and toxins, whereas a cellular immune response that is production of various types of cytotoxic lymphocytes through the major histocompatibility complex (MHC) class I pathway is thought necessary to eradicate the infected and altered[/column] cells of body due to viral infection and/or carcinoma.
Prior to preparation of microsphere, a suitable biodegradable polymer matrix have to be selected. There are number of biodegradable polymers, such as different grades o poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA), Lupron Depot (Leuprolide acetate in PLGA), Polyanhydrides etc. Selection of polymer is based on desire of antigen release mechanism, as PLGA base polymer release encapsulated antigen by break down into lactic acid and glycolic acid through bulk erosion whereas Polyanhydrides follow surface erosion process.
There are several methods for micro-encapsulation like emulsion evaporation, solvent displacement, chain polymerization, crosslinking, precipitation complexation, double emulsion etc. Among them, in Emulsion evaporation method, both a stabilizing agent like Eudragit 100 and antigen have been dissolved in a suitable volatile solvent separately, then mixed in desired proportion and add a suitable solubilizing agent to form nano emulsion that will be evaporated to get nanoparticles. It is then freeze dried. Solvent displacement method is another commercially known method where disperse phase containing polymer, antigen and a suitable organic solvent is added to the continuous phase containing emulsifier under continue stirring. Then water is added drop by drop to the mixture under using rotary evaporator to displace organic solvent. The finally formed nanoparticles will encapsulate the desire antigen homogenously. The encapsulation efficiency is directly depends on kinematic viscosity of polymer which is inversely related to operation temperature and directly to concentration of polymer. The appropriate polymer combination ratio is chosen by trial and error method.
For the evaluation of safety profile and pharmacokinetics parameters of the single shot vaccine primarily require the selection of appropriate model animal that responds to the antigen in a similar manner to the human immune response. Then these animals will be injected with this preparation and subsequently evaluate the absorption, distribution, metabolism and toxicity of the vaccine.
Md. Saifur Rahman Khan, Industrial Pharmacist – Senior Officer, R & D Formulation Department, Incepta Pharmaceuticals Limited, Dhaka, Bangladesh.
Короткая статья: Один выстрел целевой вакцины
Несмотря на то, что вакцины вносят значительный вклад в улучшение состояния здоровья населения путем предотвращения ослабления, а в некоторых случаях и смертельного воздействия инфекционных заболеваний путем введения защитных иммунных мер против возбудителя заболевания, их успех ограничен, однако, необходимостью в многочисленных инъекциях, и потому, что такой дорогостоящий и неудобный режим часто приводит к проблемам материально-технического обеспечения и неудовлетворительному соблюдению пациентами требований. Кроме того, благодаря достижениям в области биотехнологии, многие будущие вакцины будут пептидных или белковых субъединиц изготовлены путем химического синтеза или рекомбинантной ДНК. Субъединичные вакцины, как правило, очень слабо иммуногенны по сравнению с цельно-клеточных вакцин, и поэтому требуют несколько бустеров со стандартной адъювантной для того, чтобы полностью вакцинировать человека. Они напрямую связаны с меньшим соответствием требованиям пациентов.
Концепция, по которой ведутся колоссальные исследовательские работы, заключается в том, что “вакцина—мишень—одиночная вакцина”, представляющая собой комбинированный продукт основного компонента-антигена с соответствующим адъювантом, и микросферные компоненты, инкапсулирующие антиген и обеспечивающие иммунизацию бустера, контролируя высвобождение антигена в течение нескольких недель-месяцев. Опять же, это открывает окно для ненужной вакцинации, поскольку микросфера может быть произведена с помощью pH-зависимой биоразлагаемых полимеров, которые позволяют микро-частицы пересекать пониженной кислотности желудка; Следовательно, высокие уровни протеазы и желчных солей в кишечнике также открывают путь оральной вакцинации.
Не только эти, контролируемая вакцина микросферы отпуска также увеличивают иммунную реакцию к антигену несколькими механизмами в дополнение к хорошо известному влиянию депо. Это (1) усилить антиген мощностью переработки профессиональными антиген-представляющими клетками (АПК) по объекту фагоцитоза и прямые поставки на главный комплекс гистосовместимости (ГКГС) класса II путь к увеличению антителообразования (2) и через главный комплекс гистосовместимости (ГКГС) класса I пути (эндогенный антиген), чтобы инициировать цитотоксический Т-лимфоцитов, опосредованный иммунный ответ. Гуморальный иммунный ответ, антитела производства посредством МНС класса II путь, как правило, эффективны для защиты от переносимых с кровью патогенов и токсинов, в то время как клеточный иммунный ответ, который является производство различных типов цитотоксических лимфоцитов через главный комплекс гистосовместимости (ГКГС) класса I путь думал, что необходим для ликвидации зараженных и переделали[/колонки] клетки тела из-за вирусной инфекции и/или карцинома.
Перед подготовкой микросферы необходимо выбрать подходящую биоразлагаемую полимерную матрицу. Есть ряд биоразлагаемых полимеров, таких как разные сорта О'поли(молочная-со-гликолевая кислота) (PLGA), Люпрон депо (Лейпрорелина ацетат в PLGA), Polyanhydrides и т. д. Выбор полимера основан на желании механизма высвобождения антигена, так как базовый выброс полимера PLGA инкапсулирован антигеном путем распада на молочную кислоту и гликолевую кислоту через массовую эрозию, тогда как полиангидриды следуют за процессом поверхностной эрозии.
Существует несколько методов микро-инкапсуляции, таких как испарение эмульсии, смещение растворителей, полимеризация цепи, сшивание, комплексирование осадков, двойная эмульсия и др. Среди них, в методе испарения эмульсии, стабилизирующий агент, как Eudragit 100 и антиген были растворены в подходящем летучих растворителей отдельно, затем смешали в нужной пропорции и добавить подходящий растворитель для формирования нано эмульсии, которая будет испаряться, чтобы получить наночастицы. Затем замораживание-высушенный. Метод смещения растворителей является еще одним коммерчески известным методом, когда дисперсная фаза, содержащая полимер, антиген и соответствующий органический растворитель добавляются в непрерывную фазу, содержащую эмульгатор при продолжительном перемешивании. Затем воду добавляют каплей в смесь при помощи роторного испарителя для вытеснения органического растворителя. Окончательно сформированные наночастицы инкапсулируют антиген желания гомогенно. Эффективность инкапсуляции напрямую зависит от кинематической вязкости полимера, которая обратно связана с рабочей температурой и непосредственно с концентрацией полимера. Соответствующий коэффициент сочетания полимеров выбирается методом проб и ошибок.
Для оценки профиля безопасности и фармакокинетических параметров однократной вакцины требуется прежде всего подбор соответствующей модели животного, реагирующего на антиген аналогичным образом на иммунный ответ человека. Затем эти животные будут введены с помощью этого препарата и впоследствии оценить поглощение, распределение, обмен веществ и токсичность вакцины.