Genom en innovativ bedrift i växtbioteknik och vaccin design, forskare i Biodesign Institute vid Arizona State University har framgångsrikt vänt tobaksplantor i fabriker vaccintillverkning mot den dödligaste formen av pesten.
Vaccinet framkallar ett skyddande immunsvar hos marsvin. Resultaten anses vara en milstolpe i den framtida utvecklingen av ett nytt vaccin för humant bruk.
Pest, orsakad av en stavformade bakterien Yersinia pestis, inte längre åberopar den "svarta döden" fruktade genom historien, efter att ha varit allmänt tämjas sedan tillkomsten av antibiotika. Men ett nytt problem har dykt upp på senare år när det gäller bioterrorism.
"Det har upptäckts en del resistenta stammar mot antibiotika och som innebär ett problem, särskilt om pesten skulle användas som ett biovapen", säger Luca Santi, en forskarassistent professor vid institutet och huvudförfattare av studien publicerades i början av nätupplagan av tidskriften Proceedings of National Academy of Sciences. "Ett nytt vaccin synsätt skulle vara det bästa sättet att förhindra infektion."
Förutom konstgjorda hot, uppskattar Centers for Disease Control 1000 till 3.000 utbrott fortfarande inträffar i världen varje år som ett resultat av människor som kommer i nära kontakt med gnagare infekterade med loppor som hyser bakterier.
Särskilt oroande för människors hälsa är PNEUMONISK formen av sjukdomen, som kan spridas via luften efter infekterar lungorna. Det anses allmänt dödlig om den inte upptäcks och behandlas efter det att symtomen uppkommer 1-6 dagar efter den första exponeringen.
Aktuella vaccin mot pest är starkt begränsad från utbredd genom att ha problem med höga biverkningar priser och biverkningar.
Forskargruppen ingår Santi, Hugh Mason och Charles Arntzen, alla medlemmar i institutets Centrum för infektionssjukdomar och vaccinologi. De arbetade fram en ny anläggning-baserat system för att snabbt och stabilt producerar höga nivåer av proteiner, så kallade antigener, som medförde immunitet mot pesten.
"Det nuvarande arbete representerar en ny riktning i vår forskning eftersom vi har kommit till insikten att växter också har potential för produktion av antigener som kan renas och levereras av typiska intramuskulär eller subkutan injektion - som de flesta vacciner är normalt ges ", säger Mason, en docent vid Institutionen för livsvetenskaper. "Detta nya system ger riktigt höga nivåer av antigener i relativt kort tid."
Forskarna modifierade tobaksplantor för att höga nivåer av pesten antigen F1, V och en kombination av båda, en så kallad F1-V fusion antigen. Alla är kända för att vara viktigt för pesten bakterier att producera toxiska effekter.
Den antigen renade från växterna och injiceras i marsvin. Testa med en aerosoliserade form av pest utfördes av Chad Roy och Robert Webb vid US Army Medical Research Institute Infektion vid Fort Detrick, Maryland. Detta projekt var också den första jämförande studie för att testa mer än en typ av antigen under samma utmaning.
"Idén med alla rekombinanta subenhetsvaccin är att du kan välja och vraka selektiv antigener som kan ge skydd och begränsa risken för biverkningar", säger Mason.