Dünya Sağlık Örgütü, 2018’de, 2017’ye kıyasla yaklaşık %25 artışla 3,5 milyar dozluk aşı için küresel talebin olacağına ilişkin tahminde bulundu.1. Mevcut aşılara olan taleple birlikte, Ebola ve COVID-19 gibi yeni virüslerin ortaya çıkması daha da kritik bir talebe yol açmaktadır. Biyoçeşitlilik ve Ekosistem Hizmetleri Hükümetler arası Bilim-Politika Platformu (IPBES)’nun bir raporu, çevrenin artan şekilde sömürülmesinin yeni pandemilerin ortaya çıkışını artıracağını da belirtmektedir². Bütün bunlar bir araya geldiğinde aşı geliştirme süresi ve maliyeti üzerindeki baskıyı artmaktadır.
Aşı araştırma ve geliştirmeyi iyileştirmek için mikroakışkan yöntemler kullanılabilir. Mikroakışkan teknikler halihazırda adjuvan geliştirme, virüs tanımlama/teşhis veya ilaç mikro ve nano kapsülleme yapmak için kullanılmaktadır.
FLUIGENT’İN MİSYONU, MÜKEMMEL KOŞULLAR ALTINDA MİKRO AKIŞKAN DENEYLER YAPAN ARAŞTIRMACILARI VE ENDÜSTRİLERİ DESTEKLEMEK İÇİN ÇÖZÜMLER GELİŞTİRMEKTİR.
AŞI GELİŞTİRME İÇİN TEKNOLOJİK GELİŞMELER
Birinci nesil aşılar, canlı zayıflatılmış veya öldürülmüş formlarda bütün organizmalara dayanır. İkinci nesil aşılar, organizmadan türetilen protein bileşenlerinden oluşur. Günümüzde üçüncü nesil aşılar geliştirilmektedir. Bu nükleik asit aşıları, bulaşıcı organizmanın genetik materyaline dayanmaktadır. DNA aşıları, üçüncü nesil aşıların örnekleridir. HIV’i önlemek için DNA aşıları klinik denemeler ile devam etmektedir.
COVID-19 salgını sırasında, klinik denemelere ulaşan ilk aşılar, viral vektör ve nükleik asit teknolojilerine dayanmaktadır. En umut verici aşı adaylarından biri mRNA’ya dayanmaktadır.
Bilimsel gelişmeler, temel aşı araştırmaları, aşı geliştirme veya teşhislerin başarısında daha da kritik hale gelmektedir. Aşı araştırma ve geliştirmeyi iyileştirmek için mikroakışkan yöntemler kullanılmaktadır.
AŞI ARAŞTIRMA VE GELİŞTİRMEDE MİKROAKIŞKANLAR
mRNA ve DNA’nın in vivo hedef hücrelere verimli bir şekilde iletilmesi büyük bir zorluktur. Günümüzde birçok aşı, nanopartiküller, özellikle lipozomlar gibi lipid nanopartiküller (LNP) içine kapsüllenerek, verimli iletimi iyileştirme sağlar. Pazara ulaşan ilk COVID-19 aşıları, LNP içinde kapsüllenmiş mRNA aşılarıdır.
Boyut ve boyut dağılımı, nano taşıyıcıların klinik başarılarını belirleyen temel özelliklerdir. Son zamanlarda, sınırlı bir mikro ortamda LNP oluşumunun meydana geldiği mikroakışkan üretim yöntemlerinin geliştirilmesi ile iyileştirmeler yapılmıştır. Bu yöntemler, özellikle lipozom boyutu ve boyut dağılımı açısından son ürünün fiziksel özellikleri üzerinde daha yüksek kontrol göstermiştir.
Mikroakışkan uygulama örnekleri
AŞI ADJUVAN ÜRETİMİ
Aşı geliştirmede adjuvanlar, alıcının patojen enfeksiyonuna karşı spesifik immün tepkilerini güçlendirmek için kullanılır. Daha az toksisite ile geliştirilmiş antijene spesifik yanıtların taleplerini karşılamak için yeni nesil adjuvanlar geliştirilmektedir. Örneğin, Konishi ve ark. bir mikroakışkan karıştırıcı kullanarak bir aşı adjuvanı olan bir dizi saponinin ilk sentezini bildirdiler3.
YÜKSEK VERİMLİ TARAMA
Tek tek virüs analizi için akış sitometrisi, viroloji, aşı geliştirme veya antiviral araştırmada yüksek potansiyel gösterir. Bununla birlikte, modern biyolojideki standart teknik olan Floresanla aktive edilen hücre sınıflandırması (FACS) gibi bir analiz yapmak zordur, virüslerin küçük olması nedeniyle tek virüs ölçümlerine izin vermez.
Fluigent çift emülsiyon üretim istasyonu, tek bir cihazda olağanüstü tek dağılımlı çift emülsiyon üretmek için sağlam ve eksiksiz bir sistemdir.
Yeni nesil dizileme ile birleştirilen damlacık bazlı mikroakışkanlar, virüs partiküllerinin yüksek verimli bir şekilde taranmasına izin verebilir. Örneğin, Chaipan ve ark. aşı adaylarının optimal antijenik özellikleri için tek virüs partiküllerini taramak için damlacık bazlı bir mikroakışkan platform geliştirdi. HIV partiküllerini tarayarak kullanımını gösterdiler4.
Drop-Seq protokolü, çok sayıda hücreden mRNA’nın sıralanmasını sağlayan yüksek verimli bir yöntemdir.
VİRÜS TESPİTİ VE ANALİZİ
Polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) ve kantitatif PCR (qPCR) gibi diğer PCR ile ilgili yöntemler, sonraki analizler için DNA ve RNA’yı amplifiye eder ve nicelendirir. Standart PCR’nin aksine, dijital PCR (dPCR), numuneyi piko ila nanolitre aralığının alt örneklerine bölerek daha güvenilir bir toplama ve nükleik asit miktarlarının hassas ölçümüne izin verir.
Örneğin, Ahrberg ve ark. H7N9 influenza5 için tamamlayıcı deoksiribonükleik asit (cDNA) örneklerini amplifiye etmek ve ölçmek için kullanımı kolay bir mikroakışkan dPCR cihazı geliştirdi. Başka bir çalışmada, California Institute of Technology ve MIT’den araştırmacılar, birçok ortamdaki virüs-bakteri etkileşimlerini incelemek için doğal bir ortamdan toplanan tek bakteri hücrelerini viral bir işaretleyici genle fiziksel olarak bağlamak için mikroakışkan bir dPCR yaklaşımı geliştirdiler6.
Dijital PCR için bir yüzey aktif maddenin analizi
IN-VİTRO HÜCRE ANALİZİ
Mikroakışkanlar, hücresel mikro ortamı kontrol etmek ve hücreleri mekanik ve biyokimyasal sinyallerle daha fizyolojik olarak ilgili bir bağlamda sunmak için benzersiz yetenekler sağlar. Mikroakışkan çipler, insan organı işlevinin altında yatan moleküler ve hücresel ölçekli aktiviteleri incelemek ve in vitro yeni terapötik hedefleri belirlemek için ideal bir mikro ortam sunar. Örneğin, Markus ve ark. insan embriyonik kök hücre türevi nöronlarda suçiçeği-zoster virüsünün barındırılmasını analiz etmek için mikroakışkan hücre kültürü odalarını kullandılar7.
ARIA: Otomatik Sıralı Enjeksiyon Platformu 
Hücre Kültürü Mikroakışkan Çipleri & Organ-on-a Çip
Organ-On-a Chip Uygulamalarını Keşfedin
REFERANSLAR
- World Health Oganization. Global vaccine market report. 14 p (2019).
- Luthando Dziba, Isabel Sousa Pinto, Judith Fisher, K. T. IPBES Workshop on biodiversity and pandemics. (2020).
- Konishi, N. et al. Synthesis of Bisdesmosidic Oleanolic Acid Saponins via a Glycosylation-Deprotection Sequence under Continuous Microfluidic/Batch Conditions. J. Org. Chem. 82, 6703–6719 (2017).
- Chaipan, C. et al. Single-Virus Droplet Microfluidics for High-Throughput Screening of Neutralizing Epitopes on HIV Particles. Cell Chem. Biol. 24, 751-757.e3 (2017).
- Ahrberg, C. D., Lee, J. M. & Chung, B. G. Microwell Array-based Digital PCR for Influenza Virus Detection. Biochip J. 13, 269–276 (2019).
- Arbel D. Tadmor, Elizabeth A. Ottesen, Jared R. Leadbetter, and R. P. Probing Individual Environmental Bacteria for Viruses by Using Microfluidic Digital PCR. Science (80-. ). 23, 1–7 (2012).
- Markus, A., Lebenthal-Loinger, I., Yang, I. H., Kinchington, P. R. & Goldstein, R. S. An In Vitro Model of Latency and Reactivation of Varicella Zoster Virus in Human Stem Cell-Derived Neurons. PLoS Pathog. 11, 1–22 (2015).
Yazının Tamamı: https://www.fluigent.com/microfluidics-for-vaccine-research-and-development/#1612968573810-d124b73e-5d3f