Een onderzoeksteam van de Universiteit van Massachusetts Amherst heeft onlangs aangekondigd dat een nieuw vaccin op basis van nanodeeltjes met succes een verscheidenheid aan agressieve vormen van kanker heeft voorkomen, waaronder melanoom, alvleesklierkanker en triple-negatieve borstkanker in experimenten met muizen. Studies hebben aangetoond dat, afhankelijk van het type kanker, tot 88% van de gevaccineerde muizen gedurende de gehele proefperiode tumorvrij bleef, en deze strategie verminderde in meerdere onderzoeken de uitzaaiing van kanker in het lichaam aanzienlijk of zelfs volledig.

De kern van dit kandidaat-vaccin is een ‘superadjuvans’ platform dat bestaat uit lipide-nanodeeltjes die tegelijkertijd twee verschillende immuunstimulerende moleculen kunnen inkapselen en stabiel kunnen afleveren, en deze vervolgens kunnen combineren met specifieke kankerantigenen of ‘tumorlysaten’ van de tumor zelf. Volgens het onderzoeksteam simuleert dit ontwerp de manier waarop ziekteverwekkers meerdere 'gevaarsignalen' naar het immuunsysteem sturen, waardoor aangeboren immuuncellen effectiever worden geactiveerd, waardoor ze efficiënt antigenen presenteren en T-celdodende reacties tegen tumoren initiëren, terwijl ze een blijvend immuungeheugen opbouwen.

In de eerste fase van het onderzoek combineerden de onderzoekers het nanodeeltjesplatform met bekende melanoompeptide-antigenen, vaccineerden muizen en injecteerden vervolgens drie weken later melanoomcellen om een ​​tumoruitdaging te simuleren. De resultaten toonden aan dat 80% van de muizen die dit ‘super-geadjuveerde’ nano-vaccin kregen, een tumorvrije overleving behielden gedurende de observatieperiode van maximaal 250 dagen, terwijl de controlegroep die traditionele vaccins, niet-nano-formules of geen vaccinatie ontving, allemaal tumoren ontwikkelden en binnen 35 dagen stierven. Tegelijkertijd verscheen er in experimenten die hematogene verspreiding en metastase simuleerden geen metastase in de longen van muizen die waren gevaccineerd met het nanovaccin, terwijl er duidelijke tumorknobbeltjes werden gevonden in de longen van alle controledieren, wat het potentieel ervan bij het blokkeren van metastase benadrukte.

Onderzoeksleider Prabhani Atukorale, assistent-professor van de afdeling Biomedische Technologie van de school, wees erop dat het team deze bescherming omschreef als ‘geheugenimmuniteit’. Het voordeel is dat het immuungeheugen zich niet beperkt tot een bepaald deel, maar zich door het hele lichaam verspreidt, waardoor langdurige patrouilles en waakzaamheid tegen kankercellen die in de toekomst kunnen verschijnen, worden gehandhaafd. Haar eerdere werk heeft aangetoond dat vergelijkbare nanogeneesmiddelenontwerpen bestaande pancreastumoren bij muizen kunnen verkleinen of zelfs elimineren, en dit toont verder aan dat hetzelfde platform ook kan worden gebruikt als een preventief vaccin om een ​​verdedigingslinie op te bouwen voordat tumoren zich vormen.

Het ontwikkelen van gespecialiseerde antigenen voor elke kankersoort vereist echter vaak complexe en dure genetische sequencing en bioinformatica-analyses. Om dit obstakel te overwinnen, probeerde het team in de tweede fase ‘tumorlysaten’ uit directere bronnen als antigenen te gebruiken, waarbij de volledige componenten van de gedode kankercellen werden gecombineerd met nano-‘superadjuvantia’ om een ​​vaccin te maken, en testte het beschermende effect ervan tegen melanoom, ductaal adenocarcinoom van de pancreas en triple-negatieve borstkanker bij muizen. De resultaten waren opvallend: in een pancreaskankermodel weigerde 88% van de gevaccineerde muizen tumorvorming; in een borstkankermodel was dit 75%, en in een melanoommodel 69%. Alle gevaccineerde muizen die tijdens de initiële uitdaging tumorvrij bleven, vertoonden ook een sterke resistentie tegen metastase wanneer ze vervolgens systemisch opnieuw werden geïnfuseerd met kankercellen.

Griffin Kane, de eerste auteur van het artikel en een postdoctoraal onderzoeker aan de school, zei dat een sterke tumorspecifieke T-celrespons de sleutel is tot het verlengen van de overleving en het voorkomen van herhaling. De reden waarom dit nanoplatform de T-celreacties aanzienlijk kan verbeteren, is dat het het ‘incompatibele’ compatibiliteitsprobleem tussen veel veelbelovende immuunadjuvantia oplost: in traditionele preparaten zijn meerdere immuunstimulerende moleculen vaak moeilijk stabiel naast elkaar te bestaan ​​vanwege verschillen in moleculaire eigenschappen, terwijl lipidenanodeeltjes verschillende adjuvantia kunnen inkapselen en gecoördineerd vrijgeven, zoals een ‘dragercompartiment’, waardoor aangeboren immuunactivatie met meerdere kanalen en efficiënte antigeenpresentatie worden bereikt.

Onderzoekers zijn van mening dat dit nanodeeltjessysteem een ​​solide basis biedt voor de constructie van een ‘platformvaccin’ dat kan worden aangepast aan een verscheidenheid aan kankers. In de toekomst zal het naar verwachting worden gebruikt als een therapeutisch kankervaccin om gediagnosticeerde patiënten te helpen hun ziekte onder controle te houden en het risico op herhaling en metastase te verminderen. Het kan ook preventieve immunisatieprogramma's voor risicogroepen bieden. Atukorale en Kane concentreerden zich op deze kerntechnologie en waren medeoprichter van de start-up NanoVax Therapeutics, die zich toelegt op het bevorderen van de klinische transformatie van dit platform, het voltooien van de "risicoverlagende" verificatie van de veiligheid en effectiviteit, en het uitbreiden naar meer soorten kanker en behandelingsscenario's.

Relevant onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift "Medicine" met een artikel getiteld "Super-adjuvant nanoparticles for platform cancer vaccinatie". Het team is momenteel van plan therapeutische kankervaccins verder te ontwikkelen op basis van de bestaande basis en is begonnen met translationeel onderzoek in een vroeg stadium. De onderzoekers benadrukten ook dat deze vooruitgang afhankelijk is van de steun van meerdere instellingen, zoals de afdeling Biomedische Technologie, het Instituut voor Toegepaste Levenswetenschappen en de Collaborating Medical School op de campus. Multidisciplinair kruispunt is de sleutel tot het bevorderen van nano-immunisatietechnologie van het laboratorium naar de kliniek.