Oamenii de ştiinţă dezvoltă noi principii de proiectare a vaccinurilor pentru a îmbunătăţi structura şi rezultatele terapeutice în şapte tipuri diferite de cancer.
Un vaccin revoluţionar împotriva cancerului, aflat în dezvoltare, ar putea schimba drastic modul în care medicina luptă împotriva acestei boli.
Cercetătorii de la Institutul Internaţional pentru Nanotehnologie (IIN) de la universitatea Northwestern, din Statele Unite, au dezvoltat o nouă modalitate de a creşte semnificativ potenţa vaccinurilor.
Oamenii de ştiinţă spun că vaccinul este mai puternic şi utilizează un nou principiu de proiectare care îl face mai eficient faţă de alte vaccinuri.
Ce face ca acest vaccin să fie diferit?
De obicei, vaccinurile au la bază un antigen, elementul de materie străină şi un adjuvant, o substanţă care îi creşte rezistenţa. În prezent, vaccinurile convenţionale combină cele două elemente. Antigenul vizează sistemul imunitar, iar adjuvantul este un stimulator care creşte eficacitatea antigenului.
Cu majoritatea vaccinurilor convenţionale, antigenul şi adjuvantul sunt amestecate şi injectate pacientului, dar, întrucât nu există un control asupra structurii vaccinului va exista un control limitat asupra traficului şi procesării componentelor vaccinului. Şi astfel, nu există niciun control asupra a cât de bine va funcţiona vaccinul.
Oamenii de ştiinţă de la IIN nu au fost mulţumiţi de această abordare şi susţin că structura componentelor vaccinului este la fel de importantă ca şi componentele în sine.
„Cercetările arată că structura vaccinului, şi nu doar componentele sale, este un factor critic în determinarea eficacităţii sale”, spune cercetătorul principal, Chad A. Mirkin, directorul IIN, într-un comunicat. „Unde şi cum poziţionăm antigenele şi adjuvantul schimbă semnificativ modul în care sistemul imunitar le recunoaşte şi procesează", adaugă el.
Micile modificări în plasarea antigenului pe un vaccin cresc semnificativ comunicarea între celule, dialogul şi sinergia celulară, spun autorii.
Folosind o nouă tehnică, cunoscută sub numele de „vaccinologie raţională”, experţii spun că ar putea elimina o proteină canceroasă care „se prinde” de structura unui organ sau ţesut şi ar putea să o schimbe cu o alta, la fel cum ar adăuga „o nouă za la o brăţară”.
„Vaccinurile dezvoltate prin vaccinologie raţională furnizează doza precisă de antigen şi adjuvant fiecărei celule imunitare, astfel încât toate sunt pregătite în mod egal pentru a ataca celulele canceroase”, spune Mirkin.
Acest nou accent sporit pe structură are potenţialul de a îmbunătăţi eficacitatea vaccinurilor convenţionale împotriva cancerului, spun autorii, folosind mai multe celule imunitare ale organismului pentru a lupta cu cancerul, sau alte boli.
Echipa a folosit chimia şi nanotehnologia pentru a schimba localizarea structurală a adjuvanţilor şi antigenilor vaccinului la scară nanometrică, crescând foarte mult performanţa acestuia şi făcându-l mai ţintit.
Schimbarea arhitecturii vaccinului a permis oamenilor de ştiinţă să dubleze numărul de celule T, un tip de globule albe, care atacă tumorile, şi a crescut activarea acestor celule cu 30% prin reconfigurarea arhitecturii vaccinului pentru a conţine mai multe ţinte cu scopul de a ajuta sistemul imunitar să găsească celule tumorale.
Aceste realizări ar putea face ca orice vaccin, nu doar cele pentru cancer, să fie mult mai puternic şi mai eficient în combaterea bolilor, susţin oamenii de ştiinţă.
Până în prezent, echipa a studiat efectul structurii vaccinului în contextul a şapte tipuri diferite de cancer, inclusiv cancerul de sân triplu negativ, cancerul de col uterin indus de papilomavirus, melanom, cancerul de colon şi cancerul de prostată, pentru a determina care este cea mai eficientă structură menită să trateze fiecare dintre aceste cancere.
Cum se construieşte un vaccin mai puternic?
Echipa a proiectat acizi nucleici sferici (SNA) care le-au permis să identifice cu exactitate câţi antigeni şi adjuvanţi sunt livraţi celulelor. Aceste nanostructuri SNA proiectate au blocat creşterea tumorii în mai multe modele animale.
Folosind SNA, oamenii de ştiinţă ar putea personaliza modul în care sunt structurate componentele vaccinului şi rata la care acestea sunt procesate.
Poziţionarea acestor SNA în zone diferite pe vaccin a schimbat, de asemenea, capacitatea sistemului imunitar de a-şi aminti invadatorul, influenţând dacă acesta îşi aminteşte sau nu patogenul pe termen lung. Mai mult, cercetătorii au descoperit că dacă plasează aceşti SNA în zona corectă ar putea creşte răspunsul imun.
„Este remarcabil”, a explicat Mirkin. „Atunci când se modifică plasarea antigenelor în două vaccinuri care sunt aproape identice din punct de vedere al compoziţiei, beneficiul tratamentului împotriva tumorilor este schimbat dramatic. Un vaccin este puternic şi util, în timp ce celălalt este mult mai puţin eficient”.
Plasarea corectă ar putea accelera vaccinul să declanşeze proteina celulelor imune, citokinele, acestea la rândul lor, producând mai multe globule albe. Schimbarea zonelor şi punctelor forte ale vaccinului ajută astfel medicamentul să continue să ţintească celulele canceroase chiar şi atunci când acestea suferă mutaţii.
Multe vaccinuri anticancer actuale sunt concepute pentru a activa în primul rând celulele T citotoxice, care reprezintă doar o singură apărare împotriva unei celule canceroase. Întrucât celulele tumorale suferă mereu mutaţii, ele pot scăpa cu uşurinţă de această supraveghere a celulelor imune, făcând rapid vaccinul ineficient. Sunt şanse mai mari ca celula T să recunoască o celulă canceroasă mutantă dacă are mai multe modalităţi - mai multe antigene - de a o recunoaşte.
„O provocare cu vaccinurile convenţionale este că din acel amestec, o celulă imunitară ar putea prelua 50 de antigene şi un adjuvant sau un antigen şi 50 de adjuvanţi”, spune autorul studiului şi fost asociat postdoctoral la Northwestern, Michelle Teplensky, în prezent asistent profesor la universitatea din Boston. „Dar trebuie să existe un raport optim al fiecăruia care ar maximiza eficacitatea vaccinului.”
„Este nevoie de activarea mai multor tipuri de celule decât celulele T, astfel încât să putem ataca mai uşor o celulă tumorală”, a mai spus Teplensky. „Cu cât sistemul imunitar atacă tumorile cu mai multe tipuri de celule, cu atât mai bine. Vaccinurile constând din antigene multiple care vizează mai multe tipuri de celule imune sunt necesare pentru a induce o remisie îmbunătăţită şi de lungă durată a tumorii”, a mai spus ea.
Reuşitele acestei cercetări, publicate luni, în revista Nature Biomedical Engineering, oferă o cale înainte pentru a regândi proiectarea vaccinurilor în ansamblu pentru cancer şi alte boli.
„Importanţa acestei lucrări este că pune bazele dezvoltării unor forme de vaccin mult mai eficiente pentru aproape orice tip de cancer”, conchide cercetătorul. „Este vorba despre redefinirea modului în care dezvoltăm vaccinuri în general, inclusiv pentru bolile infecţioase”, a mai spus ea.
Într-o cercetare publicată anterior, echipa a demonstrat importanţa structurii vaccinului împotriva Covid-19, prin crearea unor seruri care au oferit protecţie imunitară la 100% dintre animalele testate împotriva unei infecţii virale letale.
