David B. Weiner ist bekannt in wissenschaftlichen Kreisen als „Vater der DNA-Impfstoffe.“ Der tag ist eine Hommage an seine bahnbrechenden arbeiten über 30 Jahren, aber es ist auch eine Erinnerung daran, dass sein baby noch aborning.
Nicht eine einzige menschliche DNA-Impfstoff gemacht hat, es zu vermarkten, überall in der Welt, und noch befindet sich die Technik rasant weiterentwickelt.
Die Pandemie kann der moment der Wahrheit. Genetischen code Impfstoffe—gebaut mit der DNA-oder RNA—starke front-Runner im globalen Wettbewerb um die Entwicklung einer Impfung gegen den coronavirus, der hat behauptet, fast eine halbe Millionen Menschen Leben weltweit seit Sie entstand in China vor sieben Monaten.
Inovio—Plymouth Meeting-biotech, dass Weiner gründete, berät und finanzielle Interessen—vor kurzem wurde gedisst, als „unter dem radar“ in der Industrie drücken. Aber im März, die Unternehmens-DNA-Impfstoff gegen das coronavirus wurde vorgestellt in der Fernsehsendung „60 Minuten.“ Und Letzte Woche, das Unternehmen hat eine $71 Millionen Vertrag mit der Regierung für die Herstellung der Haut-zappen Gerät, die Teil der Impfstoff-Plattform.
Innerhalb von Tagen, Inovio sagt, es wird bekannt, Ergebnisse der ersten kleinen menschlichen Studie seines Corona-Virus-Impfstoff, „INO-4800.“ Erste Tests konzentriert sich auf die Sicherheit, aber das sollte nicht das problem sein, basierend auf Inovio andere experimentelle DNA-Vakzine.
Die große Frage ist, ob die Aufnahmen generiert Anzeichen für eine starke Immunantwort. Schwache Antworten—zu feige, um vor einer Infektion schützen—wurden die Achillesferse der DNA-Impfstoffe.
Weiner, 63, ist sich bewusst, dass immer ein Impfstoff zugelassen ist, über die Erwartungen managen und pflegen eine gute Presse, und die Beschaffung von Geld—als auch als solide Wissenschaft. Er sagte, dass der Impfstoff Rennen gegen das virus, nicht Rivalen Entwickler. Dass mehrfach-Impfstoffe mit unterschiedlichen Strategien nötig sind. Und das perfekte ist der Feind des guten.
„Ich denke, wir sollten unsere Erwartungen niedrig“, sagte er. „Ich glaube wirklich, wir sind wahrscheinlich zu haben, mehrere Impfstoffe, und dass Sie niedriger Schweregrad der Erkrankung und verhindern, dass einige Infektionen. Es muss nicht 100% effektiv zu haben, von enormem Wert für die Welt.“
Es dauert in der Regel ein oder zwei Jahrzehnten einen Impfstoff zu erhalten, vom Konzept bis zur Klinik, doch Ziel ist es, die Immunisierung von Menschen gegen das neue coronavirus, SARS-CoV-2, durch den nächsten Sommer. Mehr als 120 Impfstoff-Kandidaten mit fünf verschiedenen Strategien sind auf dem Vormarsch, in einem halsbrecherischen Tempo, unterstützt von Milliarden von Dollar von Regierungen und philanthropies, wie etwa der Gates-Stiftung.
Unter den Entwicklern, die bereits die Durchführung von versuche am Menschen sind vier mit RNA-Plattformen: Moderna, Pfizer, CureVac, und Imperial College London. Inovio ist die einzige front-runner mit einem DNA-basierten Impfstoff.
Alle Impfstoff-Ansätze umfassen Lehre des Immunsystems zum erkennen eines virus‘ einzigartige Proteine oder Antigene. Wenn die eigentliche Mikrobe-versucht Sie zu erobern—und Viren zu entführen lebenden Zellen zu replizieren—Zellen des Immunsystems sind grundiert, um anzugreifen.
Versucht-und-wahr-Impfstoff-Technologien beinhalten das Wachstum eines geschwächten oder inaktivierten virus in Eiern oder tierischen Zellen, die dann die Extraktion und Reinigung des gewünschten Antigene. Es ist ein mühseliger, zeitraubender, kostspieliger Prozess.
In den frühen 1990er Jahren, Weiner und einige andere hatten eine Idee: Statt der Injektion der antigen, warum nicht injizieren das virale gen, das führt Anweisungen—DNA—für die Herstellung von es? DNA-transfer die Anweisungen, um die RNA in der Zelle-molekulare Maschinen, die produzieren, die das antigen zur Abwehr von Infektionen.
Die Schönheit der Ansatz war offensichtlich von Anfang an. Die DNA ist eine Sequenz von Chemikalien, die sogenannten Nukleinsäuren, schnell synthetisiert und miteinander verschmolzen in dem Labor.
Bedenken Sie, dass, nachdem chinesische Forscher veröffentlichten die coronavirus‘ gesamte genetische code im Januar, Inovio Forscher „gedruckt“ Ihre Impfstoff in einer Angelegenheit von Stunden mit einem DNA-synthesizer. Wie fast alle Entwickler, verwendet Sie den code für die „spike“ – protein, das macht die stud-wie Projektionen, die den Corona-Virus verwendet, um die Verriegelung auf und schleichen sich in die Zellen.
Aber während die Vorteile der Verwendung von DNA-klar waren, so waren die Herausforderungen.
Weiner war ein professor der Medizin und ein Forscher an der Universität von Pennsylvania in den 1990er Jahren, als er Pionier in der Technologie für die Bereitstellung der DNA in die Zellen.
Jahrzehnte zuvor hatten Forscher herausgefunden, dass Bakterien durchgeführt seltsame kleine Schleifen von DNA wurden getrennt von Ihren chromosomalen DNA und replizieren könnte unabhängig. Einige dieser „Plasmide“ wurden gefunden, um zu helfen Bakterien widerstehen Antibiotika.
Weiner Labor synthetisiert und ausgestattet Plasmide tragen virale antigen-Gene in menschlichen Zellen.
„Wir suchen die Natur, um uns zu lehren, was zu tun ist“, sagte Weiner, der ist jetzt emeritus an der Penn und vice president von Wistar-Institut, das die Zusammenarbeit auf Inovio-Impfstoff.
1997, Weiner s-team berichtete von einem Durchbruch: Ihre neuartigen Impfstoff geschützt hatte zwei Schimpansen aus dem virus, das AIDS verursacht. (Fun fact: Weiner und sein Labor hatte einen cameo-Auftritt in Philadelphia, der 1993 Film über HIV/AIDS und Homophobie verdient, dass Tom Hanks einen Oscar.)
In den Menschen, jedoch, DNA-Impfstoffe waren einfach nicht sehr effektiv. An der Injektionsstelle, die Aufnahme von Plasmiden, die durch Haut-und Muskel-Zellen wurde nominal und unberechenbar. Wenn die Zellen produzierten antigen, löste es eine lauwarme Antwort von der ersten Zeile der Immunabwehr, nämlich Antikörper. Aber nur wenige Plasmide fand Ihren Weg in die „antigen-Präsentierenden Zellen“, die eine wesentliche Voraussetzung für die Aktivierung der leistungsstärkeren zweiten Verteidigungslinie—T-Zellen. „Killer“ T-Zellen zerstören virus sowohl innerhalb als auch außerhalb der Zellen, und „memory“ T-Zellen daran den Eindringling zu verhindern, dass künftige Infektionen.
Von 1999, als Weiner schrieb über DNA-Impfstoffe in Scientific American, das beste, was er sagen konnte, war, „die Vorläufigen Ergebnisse Hinweis darauf, dass nützliche Immunantworten erzielt werden können.“
Er soldiered auf mit einem team, das im Lieferumfang enthalten graduate student Joseph Kim, jetzt Präsident, CEO und Mitbegründer von Inovio.
„Viele große Jungen und Mädchen, die das Feld verlassen,“ Kim sagte, bezogen auf riesigen pharma-Unternehmen, die aufgegeben DNA-Impfstoff-Forschung. „Wer blieb, durch überzeugung oder aus Sturheit oder beides, war Dave Weiner.“
Unter der „Optimierung“ Maßnahmen: Die Plasmide wurden so konstruiert, tragen nach weiteren Genen, die aus Zellen produzieren Natürliche immunstärkende Substanzen, darunter eine, stimuliert die proliferation der wichtigsten antigen-Präsentierenden Zellen. Um eine bessere Aufnahme der Plasmide, der Impfstoff geliefert wurde, zusammen mit elektrischen Ladungen, die kurz geöffnete Poren in der Zellmembran in der Nähe der Injektionsstelle.
Herstellung des handheld „electroporation“ Gerät—eine proprietäre, Batterie-betrieben gizmo jetzt mit dem Namen Cellectra—skaliert über $71 Millionen von der U. S Department of Defense.
RNA-Impfstoff-Technologie, die auch über 30 Jahre alt, hat eine unterschiedliche vor-und Nachteile. Messenger-RNA braucht nicht ein plasmid, weil Sie nicht haben, um in die Zelle Kern-DNA zu arbeiten. Aber single-stranded RNA ist weit weniger stabil als Doppelstrang-DNA. Enzyme im Körper können schnell abgebaut RNA, die Kürzungen antigen-Herstellung. Der Impfstoff muss kühl gelagert werden oder eingefroren.
Die Instabilität problem ist wie „kaufen Sie Obst, die Beute in ein paar Minuten“, sagte Weiner, fügte hinzu, dass er parteiisch ist.
Inovio kann gesehen werden als ein dunkles Pferd in der Impfstoff-Rennen—oder ein odds-on Favorit.
Keiner der Interessenten hat die Ziellinie überquerte. Seine Ebola, und Zika Impfstoffe mussten aufgegeben werden, weil, wie die Ausbrüche abgenommen, so hat die Finanzierung und die Anzahl der potentiellen Versuchspersonen.
Auf der anderen Seite, Inovio hat 15 Impfstoffe in klinischen Tests für Krebs sowie Infektionskrankheiten. Das Unternehmen erweitert die menschliche Prüfung seiner Impfstoff für Middle East Respiratory Syndrome (MERS) – verursacht durch einen anderen coronavirus—denn es erzeugt starke Antikörper-und T-Zell-Antwort in der die meisten Teilnehmer in einem ersten Versuch.