Исследователи Массачусетского технологического института разработали наночастицу, которую можно настраивать для создания персонализированных вакцин против рака. В экспериментах на мышах препарат с определённой плотностью опухолевых антигенов предотвращал развитие опухолей кишечника. О работе сообщает сайт Массачусетского технологического института со ссылкой на исследование в журнале Advanced Healthcare Materials.
Основой конструкции стал безопасный для человека бактериофаг M13 — вирус с одной цепью ДНК, заключённой в белковую оболочку. Он формирует длинное наноскопическое волокно, на поверхность которого учёные прикрепляют антигены раковых клеток. Меняя количество таких белков, исследователи могут регулировать силу иммунного ответа и подбирать состав вакцины под конкретную опухоль.
Для управления плотностью антигенов команда изменила белок pVIII, входящий в оболочку фага. Добавление одной или двух отрицательно заряженных аминокислот увеличивало число модифицированных белков на поверхности, а дополнительная генетическая мутация позволяла точнее настроить производство антигена. Учёные также изменили ДНК самого фага, усилив его способность работать как адъювант — компонент, стимулирующий иммунную реакцию.
В отличие от многих вакцин, которым требуется отдельный адъювант, M13 способен выполнять эту функцию самостоятельно. Его одноцепочечная ДНК активирует рецептор TLR9, связанный с врождённым иммунитетом. «Мы можем контролировать точную длину, экспрессию антигена, его плотность и расположение, а также количество адъюванта. Часто к вакцине приходится добавлять отдельный адъювант, но теперь всё это закодировано генетически», — сказала старший автор работы Анджела Белчер, профессор биоинженерии и материаловедения имени Джеймса Мейсона.
В опытах исследователи создавали частицы с содержанием модельного антигена SIINFEKL от 6 до 70 процентов. Мышам вводили варианты с плотностью 6 и 35 процентов, и более эффективным оказался второй. После вакцинации животные реже заболевали при последующем введении клеток меланомы, несущих SIINFEKL, а в их организме образовывалось больше Т-клеток, направленных против этого антигена. Дендритные клетки также активнее поглощали частицы с высокой плотностью антигенов.
В другом эксперименте фаг снабдили неоантигеном ADPGK, который присутствует только в опухолевых клетках и характерен для опухолей кишечника у использованной модели мышей. Животные, получившие вакцину с высокой плотностью этого белка, значительно реже заболевали. В предыдущей работе исследователи применяли платформу для лечения уже сформировавшихся опухолей кишечника, а теперь рассчитывают проверить её против других видов рака; ведущим автором нового исследования стала научный сотрудник Института Коха Шэннань Хуан, а финансирование предоставили, в частности, программы Koch Institute Frontier Research Program, Marble Center for Cancer Nanomedicine и Агентство передовых оборонных исследовательских проектов США.