Forskere skaber en kombination af nanopartikel-vaccine for at målrette mod melanom

Kræft hos mennesker har alle mulige måder at overleve og trives på:Både celler og tumorer engagerer sig i luskede midler til at aflede, bedrage og undgå opdagelse af vores kroppes immunsystemer.

Tag for eksempel, hvordan de afværger kræftvacciner. Kræftceller i kroppen, uanset om de er enkeltstående eller konsoliderede, skjuler sig i det væsentlige gennem kemiske sekreter for at forblive camoufleret til midler i vaccinerne, der ellers ville udløse et fuldstændigt angreb fra kroppens immunsystem. Det faktum, at kroppens immunsystem stort set ikke kan "se" kræft, er en væsentlig årsag til, at kræftbehandlinger tyer til vilkårlig krigsførelse, der dræber både sunde og kræftceller.

Farmaceutiske forskere ved University of Iowa har muligvis opdaget en ny strategi til at overvinde kræftens geniale forsvar. I en ny undersøgelse fandt forskerne ud af, at ladede nanopartikler kombineret med en vaccine var effektive til at eliminere tumorer eller forlænge levetiden hos kræftmus.

Den nye tilgang er attraktiv, hævder forskerne, fordi nanopartiklerne kunne massefremstilles, opbevares ved stuetemperatur og administreres af almene læger til behandling af en række kræftformer.

"Dette kunne være en hyldevare, stabil formulering, der kunne være tilgængelig som et pulver," siger Ali Salem, undersøgelsens tilsvarende forfatter og Lyle og Sharon Bighley endowed Chair og professor i Pharmaceutical Sciences ved UI College of Pharmacy.

De ladede nanopartikler - kugler i diameter fra 100 til 160 nanometer, der blev skabt i Salems laboratorium - blev injiceret omkring melanom-tumorer i mus. Nanopartiklerne fungerer som en slags fyrtårn, der gør det muligt for celler, der bekæmper melanom, udløst af adenovirusvaccinen, at lokalisere tumoren og overvinde dens forsvar.

I et sæt eksperimenter, der involverede ni mus, der fik nanopartikel-adenovirus-vaccineformlen, blev fem mus kræftfri, mens de fire andre overlevede mere end 100 dage - mere end tre gange længere end dem, der kun fik vaccinen og fem gange længere end de intet givet overhovedet.

"Det er en ny tilgang til at behandle kræft og få vacciner til at fungere bedre," siger Salem. "Historisk set har vacciner ikke haft det niveau af translationel succes, som de lover. Denne tilgang vil måske endelig realisere løftet om vacciner til behandling af kræft."

Adenovirusvaccinen sætter gang i kroppens kræftbekæmpende operation ved at instruere en familie af immunceller, kaldet cytotoksiske T-lymfocytceller, til at vifte ud på tumorsøgnings-og-ødelæggende missioner. Men tumorer udskiller kemiske signaler for at få sig selv til at virke ikke-truende og dermed i vid udstrækning undgå opdagelse. Når de ladede nanopartikler injiceres nær en tumor, skaber de en inflammatorisk reaktion, der ligner at sætte et hus i brand. T-cellerne, der cirkulerer rundt, ser flammerne og skynder sig til stedet.

"De kationiske nanopartikler skaber en lokaliseret betændelse på tumorstedet," forklarer Emad Wafa, postdoc-forsker ved College of Pharmacy i Iowa og medforfatter på undersøgelsen. "Det sender et signal:'Hej, kom herover, vi har en situation her, der skal tages hånd om'. Nanopartiklerne er en kritisk tilføjelse til at hjælpe vaccinen med at være effektiv."

Andre undersøgelser har vist succesen med at bruge en kombination af en adjuvans - i det væsentlige en vaccinebooster designet til at stimulere et stærkere immunrespons - og en vaccine til at lokalisere og slette tumorer. I en sådan undersøgelse, ledet af Sean Geary, assisterende forsker i Salems laboratorium og medforfatter til denne undersøgelse, injicerede forskere en adjuvans kaldet CpG direkte i musetumorer, som blev kombineret med en adenovirusvaccine for at bekæmpe tumorer i mus. Men CpG virkede ikke så effektivt i den undersøgelse og er ikke så let at massefremstille.

"Vi har et syntetisk middel, der er mere omkostningseffektivt, det er nemmere at fremstille, det er mere stabilt, og det ville være lettere for en læge at lære og bruge det i forhold til et biologisk baseret middel," siger Salem, der har studeret vacciner mod 23 år. "Det er en konceptuelt anderledes tilgang."

Resultaterne blev offentliggjort online den 20. juli i Science Advances . Undersøgelsen har titlen "Kationiske nanopartikler forbedrer T-celletumorinfiltration og antitumorimmunrespons på en melanomvaccine."

Medforfattere omfatter Rasheid Smith, som fik sin doktorgrad i farmaceutiske videnskaber fra Iowa og i øjeblikket er seniorforsker ved medicinalfirmaet Zoetis; Kareem Ebeid, som fik sin doktorgrad i farmaceutiske videnskaber fra Iowa; og Suhaila O. Alhaj-Suliman, som fik sin doktorgrad i farmaceutiske videnskaber fra Iowa i denne måned. + Udforsk yderligere

En mRNA-vaccine til cancerimmunterapi