Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta (MIT) pētnieki izstrādājuši vakcīnu piegādes platformu, kuras pamatā ir pārveidots M13 bakteriofāgs — vīruss, kas inficē baktērijas, bet cilvēkiem nav kaitīgs. Tas veido garu, pavedienam līdzīgu nanšķiedru, kuras virsmu var pārklāt ar antigēniem — olbaltumvielām, kas palīdz imūnsistēmai atpazīt konkrētus mērķus.

Pētnieki atklāja, ka, mainot antigēnu koncentrāciju uz vīrusa struktūras, var mainīt vakcīnas spēju izraisīt imūnreakciju. Tas nākotnē varētu ļaut pielāgot nanodaļiņas ar atšķirīgiem antigēniem konkrēta pacienta audzēja īpatnībām. Komanda izveidoja daļiņas, kurās antigēnu blīvums bija no 6% līdz 70%.

Antigēnu blīvumu regulē ar vīrusa proteīnu

Pētījumu vadīja MIT Koha Integratīvās vēža pētniecības institūta zinātnieki. Vecākā autore bija bioloģiskās inženierijas, kā arī materiālzinātnes un inženierzinātņu profesore Angela Belčere, bet darbu vadīja pētniece Šengnana Huana.

M13 bakteriofāgs sastāv no vienas DNS virknes, ko ieskauj proteīnu apvalks jeb kapsīds. Zinātnieki pārveidoja kapsīda proteīnu pVIII, tā virsmai pievienojot vēža antigēnus, vīrusā ievadot atbilstošās ģenētiskās instrukcijas. Lai kontrolētu, cik daudz antigēnus saturošu proteīnu nonāk uz vīrusa virsmas, pētnieki pVIII proteīnam pievienoja vienu vai divas negatīvi lādētas aminoskābes. Antigēnu daudzumu varēja pielāgot arī ar ģenētisku mutāciju, kas palēnināja to ražošanu.

Izmantojot šīs metodes, komanda izveidoja daļiņas ar modeļa antigēna SIINFEKL blīvumu no 6% līdz 70%. Eksperimentos ar pelēm vakcīna ar 35% antigēnu blīvumu nodrošināja spēcīgāku aizsardzību nekā vakcīna ar 6% blīvumu.

Blīvāks pārklājums uzlaboja aizsardzību pelēm

Pēc vakcinācijas peles tika pakļautas melanomas šūnām, kurās atradās tas pats antigēns. Dzīvniekiem, kas saņēma vakcīnu ar lielāku antigēnu blīvumu, audzēji attīstījās retāk, turklāt viņu organismā izveidojās vairāk T šūnu, kas bija vērstas pret ar vēzi saistīto olbaltumvielu.

Pētnieki konstatēja, ka dendritiskās šūnas — imūnsistēmas šūnas, kas palīdz aktivizēt T šūnas — biežāk uzņēma daļiņas ar lielāku antigēnu blīvumu. Tas varētu izskaidrot, kāpēc blīvāk pārklātā vakcīna izraisīja efektīvāku aizsargreakciju.

Platformu pārbaudīja arī ar ADPGK — neoantigēnu, kas peles modelī raksturīgs tieši resnās zarnas audzējiem. Neoantigēni ir olbaltumvielas, kas rodas vēža šūnu pārmaiņu rezultātā un var palīdzēt imūnsistēmai atšķirt audzēju no veseliem audiem. Pelēm, kas saņēma vakcīnu ar lielāku ADPGK blīvumu, resnās zarnas audzēji attīstījās ievērojami retāk. Tas liecina, ka platformu varētu pielāgot dažādiem vēzim raksturīgiem proteīniem.

M13 var pastiprināt imūnreakciju

Vēl viena sistēmas īpašība ir tā, ka M13 vīruss pats var darboties kā vakcīnas adjuvants jeb viela, kas pastiprina imūnreakciju. Tā vienas virknes DNS aktivizē ceļu, ko dēvē par TLR9, un tas palīdz stimulēt organisma iedzimto imūnsistēmu.

Pārveidojot vīrusa ģenētisko secību, zinātnieki varēja kontrolēt arī šo adjuvanta aktivitāti. Tas potenciāli ļautu vakcīnai iztikt bez atsevišķas imūnsistēmu stimulējošas sastāvdaļas. Sistēmas modulārā uzbūve nozīmē, ka vienu antigēnu varētu aizstāt ar citu, lai mērķētu uz atšķirīgiem audzēju veidiem. Tādējādi nākotnē būtu iespējams veidot vakcīnas, kas pielāgotas konkrēta pacienta vēža molekulārajām īpašībām.

Jaunais darbs turpina agrākus pētījumus, kuros komanda pārbaudīja uz M13 balstītas nanovakcīnas jau izveidojušos audzēju ārstēšanai pelēm. Šajā pētījumā galvenā uzmanība tomēr bija pievērsta vakcīnas spējai novērst audzēju attīstību pēc saskares ar audzēja šūnām.

Pieeja joprojām atrodas preklīnisko pētījumu stadijā. Būs nepieciešami turpmāki pētījumi, lai noskaidrotu, vai platforma spēj droši un efektīvi ārstēt jau izveidojušos vēzi un vai eksperimentos ar pelēm iegūtie rezultāti būs attiecināmi uz cilvēkiem. Pētījums publicēts žurnālā Advanced Healthcare Materials.