Самособирающаяся нановакцина
В настоящее время активно развивается перспективное направление лечения онкологических заболеваний нановакцинами. В экспериментах был получен хороший результат, но широкое применение ограничивается сложностью производства и невозможностью оценки эффективности и безопасности метода.
Исследователи из Национального института биомедицинской визуализации и биоинженерии в Бетесде (Bethesda), штат Мэриленд, США, разработали новую технологию, которая основана на связывании противораковой нановакцины с альбумином – белком, в норме циркулирующим в крови человека. Альбумин в данном случае играет роль поставщика нанокомплексов к лимфатическим узлам. В результате можно получить желаемый результат в виде активации иммунной системы против различных видов опухоли. Использование естественного альбумина для доставки препарата является важным шагом на пути к применению нановакцин как способа лечения онкологических заболеваний. Альбумин постоянно присутствует в крови и периодически фильтруется в лимфатическую систему. Использование его для транспортировки устраняет необходимость создания компонента, который доставлял бы вакцину к месту назначения.
Нановакцины состоят из двух компонентов: первый отвечает за доставку комплекса в лимфатические узлы, второй непосредственно активирует иммунные клетки для борьбы против раковых клеток.
Уже разработано несколько нановакцин с различными антигенами – компонентами, которые стимулируют иммунные клетки атаковать определенные виды опухоли. К каждому антигену инженеры добавили молекулу синего красителя (Evans blue, EB), которая связывается в организме с альбумином, образуя комплекс Альбивакс. Связывание с альбумином происходит практически сразу после введения в кровь. Комплекс усилили также небольшим фрагментом ДНК, который играет роль сигнала «опасности» и усиливает активацию иммунных клеток, помогая достичь более надежного результата.
Схема самосборки нановакцины Альбивакс. Опухоль-специфичный антиген и фрагмент ДНК прикреплены к синему красителю EB (отмечены фиолетовыми стрелками). После введения в кровь альбумин (отмечен зелеными стрелками) связывается с EB и доставляет вакцину в лимфатическую систему. ДНК и антиген взаимодействуют с иммунными клетками (синего цвета) в лимфоузлах, где антиген активирует иммунные клетки, а фрагмент ДНК усиливает этот процесс. Источник: Zhu et al.
Вакцины были протестированы несколькими способами на разных видах опухолей.
В одном эксперименте здоровым мышам вводили нановакцину против опухоли вилочковой железы трижды с интервалом в две недели. Через 70 дней семи из этих иммунизированных мышей ввели большую дозу опухолевых клеток в качестве стресс-теста. Через четыре месяца в живых осталось пять из них. Этим выжившим мышам вновь ввели большую дозу опухолевых клеток. Четверо из пяти мышей выжили по истечении полугода. Анализы показали, что спустя четыре месяца после последней иммунизации нановакциной в крови мышей циркулировали антитела к раковым клеткам опухоли вилочковой железы.
Против рака толстой кишки также был разработан нанокомплекс Альбивакс. В эксперименте мышам ввели клетки рака толстой кишки человека, которые осели в различных органах. Чаще всего эти клетки задерживались в легких мышей. Таким образом удалось создать модель агрессивного рака толстой кишки с метастазами в легкие. Через шесть дней после обнаружения опухоли в легких мышам ввели нановакцину. Кроме того, мыши получили антитела к белку PD-1, который, накапливаясь на поверхности раковых клеток, подавляет активность иммунной системы. Нановакцина в присутствии антител привела к полному регрессу опухоли легких у шести из 10 мышей в течение четырех месяцев.
Натрий-фосфатный буфер (1) и контрольная вакцина с неспецифическим антигеном (2) не оказывают влияния на опухоль легких мышей. Нановакцина Альбивакс (3) значительно уменьшила размер опухоли. Сочетание Альбивакса и антител к PD-1 практически полностью уничтожило опухоль (4). Источник: Zhu et al.
Авторы исследования подчеркивают длительный эффект Альбивакса: противоопухолевая активность иммунной системы мышей сохранялась в течение шести месяцев после введения вакцины. Для мышей, чья продолжительность жизни составляет около двух лет, это довольно большой интервал времени.
Использование альбумина для доставки лекарственных препаратов изучается уже в течение 40 лет. Связывание с ним молекул синего красителя EB делает вакцину более безопасной, а ее применение – перспективным направлением иммунотерапии онкологических заболеваний. Данная технология связывания с альбумином может быть использована в молекулярной терапии других заболеваний.
Статья Zhu et al. Albumin/vaccine nanocomplexes that assemble in vivo for combination cancer immunotherapy опубликована в журнале Nature Communication.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам NIH: Engineers use natural protein as nanoshuttle for anti-cancer vaccines.