Νέα τεχνολογία φέρνει πιο κοντά τα εξατομικευμένα εμβόλια κατά του καρκίνου

Ερευνητές στις ΗΠΑ δημιούργησαν νανοσωματίδια για τη χορήγηση εξατομικευμένων εμβολίων κατά του καρκίνου
Τα νανοσωματίδια μεταφέρουν μια εξατομικευμένη δόση καρκινικών αντιγόνων που μπορεί να προκαλέσει ισχυρή ανοσοαπόκριση κατά των όγκων, όπως έδειξαν πειράματα σε ποντίκια.

Ο βασικός φορέας του εμβολίου είναι ένας τροποποιημένος, αβλαβής βακτηριοφάγος που ονομάζεται M13 και σχηματίζει μια νανοΐνα, η οποία μπορεί να επικαλυφθεί με καρκινικά αντιγόνα. Ελέγχοντας με ακρίβεια την πυκνότητα αυτών των καρκινικών πρωτεϊνών, οι ερευνητές από το Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης (MIT) κατάφεραν να δημιουργήσουν ένα εμβόλιο που αποτρέπει την ανάπτυξη όγκων σε ποντίκια. Η δυνατότητα ρύθμισης αυτής της πυκνότητας θα μπορούσε να επιτρέψει την προσαρμογή των σωματιδίων με διαφορετικά αντιγόνα, ανάλογα με τα χαρακτηριστικά του όγκου κάθε ασθενούς.

Πώς οι ερευνητές τροποποίησαν τη δομή του ιού

Ο βακτηριοφάγος M13 αποτελείται από έναν μονό κλώνο DNA, ο οποίος περιβάλλεται από ένα πρωτεϊνικό περίβλημα, γνωστό ως «καψίδιο». Το καψίδιο που περιβάλλει τον M13 σχηματίζει μια νανοΐνα, η οποία αποτελείται από ιικές πρωτεΐνες. Για τη δημιουργία του εμβολίου, οι ερευνητές τροποποίησαν μία από αυτές τις πρωτεΐνες, γνωστή ως pVIII, προσδέτοντας ένα αντιγόνο στο άκρο της. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί με την προσθήκη του γονιδίου για το αντιγόνο στο DNA του ιού.

Ιδιαίτερη σημασία είχε ο έλεγχος του αριθμού των πρωτεϊνών που φέρουν αντιγόνα και εμφανίζονται στην επιφάνεια της νανοΐνας. Η ομάδα διαπίστωσε ότι η προσθήκη ενός ή δύο αρνητικά φορτισμένων αμινοξέων στην πρωτεΐνη pVIII αύξανε την πυκνότητα των αντιγόνων. Η πυκνότητα μπορούσε να ρυθμιστεί περαιτέρω με την εισαγωγή μιας γενετικής μετάλλαξης που επιβράδυνε την παραγωγή των αντιγόνων. Με τις συγκεκριμένες τεχνικές, οι ερευνητές δημιούργησαν σωματίδια που εμφάνιζαν το μοντέλο αντιγόνου SIINFEKL σε διαφορετικές πυκνότητες, από 6% έως 70%.

Όταν τα εμβόλια δοκιμάστηκαν σε ποντίκια, εκείνο με πυκνότητα αντιγόνων 35% παρείχε μεγαλύτερη προστασία σε σχέση με το εμβόλιο με πυκνότητα 6%. Τα ποντίκια που έλαβαν το εμβόλιο υψηλότερης πυκνότητας εμφάνισαν μειωμένη πιθανότητα ανάπτυξης όγκων μετά την έκθεσή τους σε κύτταρα μελανώματος που έφεραν το ίδιο αντιγόνο.

Παράλληλα, παρουσίασαν αυξημένη παραγωγή Τ-λεμφοκυττάρων που στόχευαν την πρωτεΐνη η οποία σχετίζεται με τον καρκίνο. Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι τα δενδριτικά κύτταρα, τα οποία συμβάλλουν στην ενεργοποίηση των Τ-λεμφοκυττάρων, προσλάμβαναν ευκολότερα τα σωματίδια με υψηλότερη πυκνότητα αντιγόνων.

Δοκιμές σε όγκους του παχέος εντέρου

Η επιστημονική ομάδα εστίασε και στο αντιγόνο ADPGK- ένα νεοαντιγόνο που εντοπίζεται ειδικά σε όγκους του παχέος εντέρου- σε ένα μοντέλο ποντικού. Τα νεοαντιγόνα είναι πρωτεΐνες που προκύπτουν από αλλαγές στα καρκινικά κύτταρα και μπορούν να βοηθήσουν το ανοσοποιητικό σύστημα να διακρίνει τους όγκους από τους υγιείς ιστούς.

Και σε αυτή τη δοκιμή, τα ποντίκια που έλαβαν το εμβόλιο με την υψηλότερη πυκνότητα αντιγόνων εμφάνισαν σημαντικά μικρότερη πιθανότητα ανάπτυξης όγκων του παχέος εντέρου. Το εύρημα υποδηλώνει ότι η συγκεκριμένη τεχνολογία θα μπορούσε να προσαρμοστεί ώστε να στοχεύει διαφορετικές πρωτεΐνες που συνδέονται με συγκεκριμένους τύπους καρκίνου.

Διαπιστώθηκε επίσης, ότι ο M13 μπορεί να ενισχύσει την ανοσολογική απόκριση. Το μονόκλωνο DNA του ενεργοποιεί μια οδό του ανοσοποιητικού συστήματος που ονομάζεται TLR9 και συμβάλλει στη διέγερση της έμφυτης ανοσίας. Μάλιστα, τροποποιώντας τη γενετική αλληλουχία του ιού, οι ερευνητές μπορούν να ελέγχουν και αυτή τη δράση του. Έτσιμ ενδέχεται να μην απαιτείται η προσθήκη ξεχωριστού συστατικού για την ενίσχυση της ανοσολογικής απόκρισης του οργανισμού.

Μια ευέλικτη πλατφόρμα για εξατομικευμένη θεραπεία

Ο αρθρωτός σχεδιασμός του συστήματος επιτρέπει στους ερευνητές να αντικαθιστούν ένα αντιγόνο με κάποιο άλλο, ώστε να στοχεύουν διαφορετικούς τύπους όγκων. Μακροπρόθεσμα, η προσέγγιση αυτή θα μπορούσε να συμβάλει στην ανάπτυξη εμβολίων προσαρμοσμένων στα ιδιαίτερα μοριακά χαρακτηριστικά του καρκίνου κάθε ασθενούς.

Η νέα μελέτη βασίζεται σε προηγούμενη έρευνα της ίδιας ομάδας, η οποία είχε εξετάσει τη χρήση νανοεμβολίων με βάση τον M13 για τη θεραπεία ήδη υπαρχόντων όγκων σε ποντίκια. Στην πιο πρόσφατη μελέτη τους, οι ερευνητές επικεντρώθηκαν κυρίως στην ικανότητα του εμβολίου να αποτρέπει την ανάπτυξη όγκων.

Αξίζει να σημειωθεί, ωστόσο, ότι η τεχνολογία αυτή βρίσκεται ακόμη σε προκλινικό στάδιο. Θα χρειαστούν περαιτέρω μελέτες για να διαπιστωθεί αν μπορεί να χρησιμοποιηθεί με ασφάλεια και αποτελεσματικότητα σε ήδη αναπτυγμένους καρκίνους, καθώς και αν τα ενθαρρυντικά αποτελέσματα των πειραμάτων σε ποντίκια μπορούν να επιβεβαιωθούν και στον άνθρωπο.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό «Advanced Healthcare Materials».

Πηγή: Interesting Engineering, ΜΙΤ