Ερευνητές στις Ηνωμένες Πολιτείες ανέπτυξαν μια νέα τεχνολογία νανοσωματιδίων που θα μπορούσε να ανοίξει τον δρόμο για εξατομικευμένα εμβόλια κατά του καρκίνου. Τα πειράματα σε ποντίκια έδειξαν ότι τα συγκεκριμένα σωματίδια μπορούν να μεταφέρουν καρκινικά αντιγόνα προσαρμοσμένα στα χαρακτηριστικά ενός όγκου και να προκαλέσουν ισχυρή ανοσολογική απόκριση.
Η ερευνητική ομάδα από το Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης (MIT) χρησιμοποίησε ως βασικό φορέα έναν τροποποιημένο και αβλαβή βακτηριοφάγο, τον M13. Πρόκειται για έναν ιό που προσβάλλει βακτήρια, χωρίς να προκαλεί νόσο στον άνθρωπο. Ο M13 σχηματίζει μια επιμήκη νανοΐνα, στην επιφάνεια της οποίας μπορούν να τοποθετηθούν καρκινικά αντιγόνα.
Η δυνατότητα ακριβούς ελέγχου της ποσότητας των αντιγόνων πάνω στη νανοΐνα θεωρείται ιδιαίτερα σημαντική. Θα μπορούσε να επιτρέψει την ανάπτυξη εμβολίων που προσαρμόζονται στα μοριακά χαρακτηριστικά του όγκου κάθε ασθενούς, ενισχύοντας την ικανότητα του ανοσοποιητικού συστήματος να αναγνωρίζει και να επιτίθεται στα καρκινικά κύτταρα.
Πώς λειτουργούν τα εξατομικευμένα εμβόλια κατά του καρκίνου
Ο βακτηριοφάγος M13 αποτελείται από έναν μονόκλωνο κλώνο DNA, ο οποίος περιβάλλεται από ένα πρωτεϊνικό περίβλημα, γνωστό ως καψίδιο. Το καψίδιο σχηματίζει μια νανοΐνα που αποτελείται από πολλές ιικές πρωτεΐνες.
Για να δημιουργήσουν το υποψήφιο εμβόλιο, οι ερευνητές τροποποίησαν μία από τις βασικές πρωτεΐνες του καψιδίου, την pVIII. Στο άκρο της πρωτεΐνης προσέδεσαν ένα αντιγόνο, δηλαδή μια πρωτεΐνη ή τμήμα πρωτεΐνης που μπορεί να αναγνωριστεί από το ανοσοποιητικό σύστημα. Η διαδικασία επιτεύχθηκε με την προσθήκη του αντίστοιχου γονιδίου στο DNA του βακτηριοφάγου.
Κρίσιμο στοιχείο της μεθόδου ήταν ο έλεγχος του αριθμού των πρωτεϊνών pVIII που έφεραν αντιγόνα και εμφανίζονταν στην επιφάνεια της νανοΐνας. Η πυκνότητα αυτή δεν είναι ίδια σε όλα τα σωματίδια και μπορεί να επηρεάσει σημαντικά την ένταση της ανοσολογικής απόκρισης.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η προσθήκη ενός ή δύο αρνητικά φορτισμένων αμινοξέων στην πρωτεΐνη pVIII αύξανε την πυκνότητα των αντιγόνων. Παράλληλα, η εισαγωγή μιας συγκεκριμένης γενετικής μετάλλαξης, η οποία επιβράδυνε την παραγωγή των αντιγόνων, επέτρεψε περαιτέρω ρύθμιση της σύνθεσης των νανοσωματιδίων.
Με αυτόν τον τρόπο, η ομάδα δημιούργησε σωματίδια που εμφάνιζαν το μοντέλο αντιγόνου SIINFEKL σε διαφορετικές πυκνότητες, από 6% έως 70%.
Η σημασία της πυκνότητας των αντιγόνων
Όταν τα διαφορετικά εμβόλια δοκιμάστηκαν σε ποντίκια, εκείνο με πυκνότητα αντιγόνων 35% προσέφερε μεγαλύτερη προστασία σε σχέση με το εμβόλιο που είχε πυκνότητα 6%. Τα ποντίκια που έλαβαν το σωματίδιο υψηλότερης πυκνότητας είχαν μικρότερη πιθανότητα να αναπτύξουν όγκους μετά την έκθεσή τους σε κύτταρα μελανώματος που έφεραν το ίδιο αντιγόνο.
Παράλληλα, τα ζώα εμφάνισαν αυξημένη παραγωγή Τ-λεμφοκυττάρων, τα οποία στόχευαν την πρωτεΐνη που συνδεόταν με τον καρκίνο. Τα Τ-λεμφοκύτταρα αποτελούν βασικό τμήμα της προσαρμοστικής ανοσίας και μπορούν να αναγνωρίζουν και να καταστρέφουν κύτταρα που φέρουν συγκεκριμένα αντιγόνα.
Η ερευνητική ομάδα διαπίστωσε επίσης ότι τα δενδριτικά κύτταρα προσλάμβαναν ευκολότερα τα σωματίδια με υψηλότερη πυκνότητα αντιγόνων. Τα κύτταρα αυτά λειτουργούν ως «εκπαιδευτές» του ανοσοποιητικού συστήματος, καθώς παρουσιάζουν τα αντιγόνα στα Τ-λεμφοκύτταρα και συμβάλλουν στην ενεργοποίησή τους.
Δοκιμές σε όγκους του παχέος εντέρου
Οι επιστήμονες εξέτασαν την τεχνολογία και σε ένα μοντέλο καρκίνου του παχέος εντέρου. Εστίασαν στο αντιγόνο ADPGK, ένα νεοαντιγόνο που εντοπίζεται ειδικά σε όγκους του συγκεκριμένου τύπου.
Τα νεοαντιγόνα είναι πρωτεΐνες που προκύπτουν εξαιτίας γενετικών αλλαγών στα καρκινικά κύτταρα. Επειδή συνήθως δεν υπάρχουν στους υγιείς ιστούς, μπορούν να βοηθήσουν το ανοσοποιητικό σύστημα να διακρίνει με μεγαλύτερη ακρίβεια τα καρκινικά κύτταρα από τα φυσιολογικά.
Και σε αυτή τη δοκιμή, τα ποντίκια που έλαβαν το εμβόλιο με την υψηλότερη πυκνότητα αντιγόνων παρουσίασαν σημαντικά μικρότερη πιθανότητα ανάπτυξης όγκων του παχέος εντέρου. Το εύρημα ενισχύει την άποψη ότι η πλατφόρμα θα μπορούσε να προσαρμοστεί, ώστε να στοχεύει διαφορετικές πρωτεΐνες που σχετίζονται με διαφορετικούς τύπους καρκίνου.
Ο ρόλος του ανοσοποιητικού συστήματος
Ο M13 δεν λειτουργεί μόνο ως φορέας των αντιγόνων. Μπορεί επίσης να ενισχύσει την ανοσολογική απόκριση. Το μονόκλωνο DNA του ενεργοποιεί την οδό TLR9, η οποία συμμετέχει στη διέγερση της έμφυτης ανοσίας.
Η έμφυτη ανοσία αποτελεί την πρώτη γραμμή άμυνας του οργανισμού και μπορεί να δημιουργήσει τις κατάλληλες συνθήκες για την αποτελεσματικότερη ενεργοποίηση της προσαρμοστικής ανοσίας. Επιπλέον, οι ερευνητές μπορούν να τροποποιήσουν τη γενετική αλληλουχία του βακτηριοφάγου και να ελέγξουν σε κάποιο βαθμό αυτή τη δράση.
Επομένως, ενδέχεται να μην απαιτείται η προσθήκη ξεχωριστού ανοσοενισχυτικού συστατικού, γεγονός που θα μπορούσε να απλοποιήσει τον σχεδιασμό των μελλοντικών εμβολίων.
Μια ευέλικτη πλατφόρμα για εξατομικευμένη θεραπεία
Ο αρθρωτός σχεδιασμός της τεχνολογίας επιτρέπει την αντικατάσταση ενός αντιγόνου με κάποιο άλλο, ανάλογα με τον τύπο και τα μοριακά χαρακτηριστικά του όγκου. Μακροπρόθεσμα, η προσέγγιση αυτή θα μπορούσε να συμβάλει στην ανάπτυξη εξατομικευμένων εμβολίων κατά του καρκίνου, σχεδιασμένων για τις ιδιαίτερες μεταλλάξεις κάθε ασθενούς.
Η νέα μελέτη βασίζεται σε προηγούμενη έρευνα της ίδιας ομάδας, η οποία είχε εξετάσει νανοεμβόλια με βάση τον M13 για τη θεραπεία ήδη υπαρχόντων όγκων σε ποντίκια. Στην πιο πρόσφατη εργασία, οι ερευνητές επικεντρώθηκαν κυρίως στην ικανότητα των εμβολίων να αποτρέπουν την ανάπτυξη όγκων.
Ωστόσο, η τεχνολογία βρίσκεται ακόμη σε προκλινικό στάδιο. Απαιτούνται περισσότερες μελέτες για να διαπιστωθεί αν μπορεί να χρησιμοποιηθεί με ασφάλεια και αποτελεσματικότητα σε ήδη αναπτυγμένους καρκίνους. Παράλληλα, θα πρέπει να εξεταστεί αν τα ενθαρρυντικά αποτελέσματα στα ποντίκια μπορούν να επιβεβαιωθούν και σε ανθρώπους.
Τα ευρήματα δεν αποτελούν ακόμη διαθέσιμη θεραπεία, δείχνουν όμως ότι τα εξατομικευμένα εμβόλια κατά του καρκίνου εξελίσσονται σε μια πολλά υποσχόμενη κατεύθυνση. Η δυνατότητα συνδυασμού διαφορετικών αντιγόνων και ακριβούς ρύθμισης της ανοσολογικής απόκρισης θα μπορούσε, στο μέλλον, να οδηγήσει σε πιο στοχευμένες και αποτελεσματικές αντικαρκινικές θεραπείες.
