Forskare vid Northwestern University har utvecklat ett mer effektivt terapeutiskt vaccin för HPV-relaterade cancerformer genom att omarrangera komponenter i en DNA-baserad nanopartikel. Denna strukturella justering förbättrar avsevärt immunsystemets förmåga att rikta sig mot och förstöra tumörer. Resultaten, publicerade i Science Advances, belyser molekylär arrangemangets betydelse i vaccindesign.
Forskare vid Northwestern University har visat att den fysiska arrangemanget av komponenter i ett cancervaccin kan påverka dess effektivitet avsevärt. I en studie publicerad den 11 februari i Science Advances fokuserade teamet på terapeutiska vacciner för cancerformer drivna av humant papillomvirus (HPV), som orsakar de flesta livmoderhalscancer och en ökande andel huvud- och halscancer. Vaccinet baseras på sfäriska nukleinsyror (SNA), en nanoteknik uppfunnen av Chad A. Mirkin, George B. Rathmann-professor vid Northwestern. Till skillnad från traditionella vacciner som blandar antigen och adjuvans utan precis struktur – en metod som Mirkin kallar ”blender-metoden” – organiserar denna design elementen på nanoskala. Forskare testade variationer där en HPV-proteinsfragment, känd som antigen, placerades olika inom SNA-nanopartikeln. Tre konfigurationer utvärderades i humaniserade musmodeller för HPV-positiv cancer och i tumörprover från patienter med huvud- och halscancer. Den mest effektiva versionen visade antigenet på nanopartiklens yta, fäst vid dess N-terminal. Detta ledde till upp till åtta gånger mer interferon-gamma-produktion av CD8 T-celler, immunsystemets huvudkrigare mot cancer. I djurmodeller bromsade det tumörtillväxten och förlängde överlevnaden. I patientprover ökade det cancercelledöd med två till tre gånger. ”Denna effekt kom inte från att lägga till nya ingredienser eller öka dosen”, sade Dr. Jochen Lorch, medicineprofessor vid Northwestern och medicinsk onkologidirektör för huvud- och halscancerprogrammet. ”Den kom från att presentera samma komponenter på ett smartare sätt. Immunsystemet är känsligt för molekylers geometri.” Studien understryker det framväxande fältet strukturell nanomedicin, som Mirkin pionjärade. ”Strukturell nanomedicins löfte är att identifiera bland otaliga möjligheter de konfigurationer som ger störst effekt och minst toxicitet”, uppgav Mirkin. ”Med andra ord kan vi bygga bättre mediciner uppifrån och ner.” Tidigare SNA-baserade vacciner har riktats mot melanom, trippelnegativ bröstcancer, coloncancer, prostatacancer och Merkelcellscarcinom, med sju som avancerat till humanstudier. Teamet planerar att tillämpa dessa insikter för att förfina tidigare kandidater och integrera artificiell intelligens för att optimera designer. Forskningen stöddes av National Cancer Institute och Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center vid Northwestern University.
