Созданы наночастицы, помогающие вакцине от рака действовать максимально эффективно
Лечение рака стало настоящей революцией благодаря достижениям в области иммунотерапии, а также лечения болезней путем активации или подавления иммунной системы организма. Но раковая опухоль каждого пациента уникальна и требует подхода, нацеленного на отдельные мутации, специфичные для нее. Использование матричных РНК (мРНК) вакцин для доставки этого лечения является многообещающей стратегией в данном направлении.
Как работают вакцины
Вакцины помогают предотвратить инфекцию, подготавливая организм к борьбе с патогенами, такими как бактерии или вирусы. Большинство традиционных вакцин содержат ослабленную или мертвую версию бактерий или вирусов, чтобы вызвать иммунный ответ. Однако мРНК-вакцины, такие как вакцина от COVID-19, работают путем введения фрагмента мРНК, который соответствует белку, обнаруженному снаружи вируса, вызывая образование антител и маркируя вирус для уничтожения. Антитела остаются в организме, поэтому он может быстро отреагировать, если иммунная система снова подвергнется воздействию патогена.
Новое исследование, проведенное учеными из Johns Hopkins Medicine, позволило найти способ улучшить доставку мРНК-вакцин для лечения инфекционных и неинфекционных заболеваний.
В случае неинфекционных заболеваний, таких как рак, задача состоит в том, чтобы доставить материалы к большому количеству дендритных клеток — особому типу иммунных клеток, которые обучают всю систему, особенно Т-клетки, искать и уничтожать раковые образования.
Для создания более сильных вакцин необходимо, чтобы наночастицы, несущие мРНК, достигали, проникали и экспрессировались в дендритных клетках. После экспрессии мРНК деградирует, и результирующий иммунный ответ длится намного дольше.
Например, мРНК-вакцины COVID-19 содержат наночастицы, сделанные из липидов, которые вводятся в мышцу. Но в самих мышцах относительно мало дендритных клеток. Введение мРНК-вакцины в кровоток также вызывает проблемы с доставкой ее до цели, потому что вакцина имеет тенденцию попадать прямо в печень, где она расщепляется. Итак, исследователи нацелились на орган с гораздо большим количеством дендритных клеток: селезенку.
Испытания на живых моделях
После тестирования ряда материалов исследователи решили поместить свою мРНК в наночастицу на основе полимера с правильным соотношением водолюбивых и водофобных молекул, чтобы она могла проникнуть в клетку-мишень. Полимеры содержали молекулы, обладающие сродством к определенному типу ткани, в данном случае к селезенке. Кроме того, к наночастице добавляли хелпер или адъювант для активации дендритных клеток.
Испытывая свою новую конфигурацию наночастиц на мышах, они обнаружили, что те избегают попадания в печень и поглощаются клетками селезенки примерно в пятьдесят раз выше, чем мРНК сама по себе. Почти 80% клеток селезенки, которых достигли наночастицы, были дендритными клетками-мишенями.
Исследователи выяснили, что у мышей с иммунными клетками, генетически сконструированными так, чтобы они светились красным, когда наночастица доставляла свое содержимое мРНК, от 5% до 6% всех дендритных клеток в селезенке успешно поглощали, открывали и обрабатывали наночастицу. Это наблюдалось больше в дендритных клетках, чем в других иммунных клетках. Затем наночастицы биоразлагаются в безопасные побочные продукты.
Как только было доказано, что новая наночастица будет успешно воздействовать на дендритные клетки селезенки, ученые вооружили ее иммунотерапевтическим препаратом и снова протестировали на мышах. Они обнаружили, что половина мышей с колоректальным раком выживали в течение длительного времени после получения двух инъекций, по сравнению с 10–30%, которые выживали после лечения другими составами наночастиц, содержащими иммунотерапевтический препарат.
Когда выжившим мышам вживили дополнительные клетки колоректального рака, все они выжили без дополнительного лечения. Это позволило исследователям предположить, что новые наночастицы обеспечивают долгосрочный иммунный ответ, предотвращающий рецидив рака. Они также обнаружили, что через 21 день после лечения 60% убивающих клетки Т-клеток распознавали и атаковали клетки колоректального рака.