Az új nanorészecske-vakcina megfékezheti az áttétképződést tüdőrákos betegeknél

A vakcina fő összetevői bakteriális vírusokból készült nanorészecskék, amelyeket úgy alakítottak ki, hogy egy olyan fehérjét célozzanak meg, amelyről ismert, hogy központi szerepet játszik a rák növekedésében és terjedésében. Egerekben a vakcina szignifikánsan csökkentette a metasztatikus emlő- és bőrrák terjedését a tüdőbe. Az elsődleges daganat műtéti eltávolítása után az áttétes emlőrákban szenvedő egerek túlélési arányát is javította.

A legújabb vizsgálatok az S100A9-et, egy olyan fehérjét azonosították kulcsszereplőként ebben a folyamatban, amely jellemzően az immunsejtekből szabadul fel, és fő szerepe a gyulladás szabályozása. Az S100A9 túltermelődése azonban mágnesként vonzza a rákos sejteket, agresszív tumorok kialakulását okozva, és megkönnyítve azok más szervekre, például a tüdőre való átterjedését.

Az UC San Diego Jacobs School of Engineering nanoengineering professzora, Nicole Steinmetz által vezetett csapat kifejlesztett egy vakcinát, amely képes modulálni az S100A9 szintjét. Szubkután beadáskor a vakcina stimulálta az immunrendszert egerekben, az S100A9 elleni antitest-termelést indukálva, ez által hatékonyan csökkentve a fehérjeszintet és minimalizálva a tüdőrák áttétképzését. A vakcina növelte a tumorellenes tulajdonságokkal rendelkező immunstimuláló fehérjék expresszióját is, miközben csökkentette az immunszuppresszív fehérjék szintjét.

"Az S100A9-ről ismert, hogy úgynevezett premetasztatikus rést képez a tüdőben, immunszuppresszív környezetet teremtve, amely lehetővé teszi a tumor terjedését és növekedését" - mondta Young Hun (Eric) Chung, a tanulmány szerzője. "Az S100A9 szintjének csökkentésével hatékonyan ellensúlyozhatjuk ennek a premetasztatikus résnek a kialakulását, ami csökkenti a rákos sejtek mobilitását és növeli a tüdőbe történő kiürülését."

"Ez egy okos, új megközelítés a vakcináció terén, mivel nem a tumorsejteket célozzuk meg, hanem inkább a tumor mikrokörnyezetét, hogy megakadályozza az elsődleges daganatból új daganatok kialakulását" - mondta Steinmetz, aki az UC San Diego Nano ImmunoEngineering Központjának alapító igazgatója és az egyetem Anyagtudományi és Mérnöki Központjának (MRSEC) társvezetője. "Lényegében megváltoztatjuk az egész immunrendszert, hogy még inkább tumorellenes legyen."

A vakcina egy Q-béta nevű bakteriális vírusból készült nanorészecskékből áll. A nanorészecskéket E. coli baktériumokból tenyésztették és izolálták, ezt követően az S100A9 fehérje egy darabja került a felszínükre.

A Q-béta vírus nanorészecskék csaliként működnek az immunrendszer számára. Ez a vírus ártalmatlan az állatokra és az emberekre, de az immunsejtek felismerik, és aktivizálódnak. Amikor az immunsejtek észlelik, hogy a vírus nanorészecskéi az S100A9 fehérje egy darabját mutatják, antitesteket termelnek a fehérje ellen.

Steinmetz megjegyezte, hogy az antitestek használatának előnye, hogy segítenek a célfehérje szintjének ellenőrzésében. "Ezzel az immunterápiával nem feltétlenül ütjük ki az összes fehérjét, de mindenhol csökkentjük a szinteket" - mondta Steinmetz.

A vakcinát a melanoma és a triplanegatív emlőrák áttétes egérmodelljeiben tesztelték, amely agresszív és nehezen kezelhető ráktípus. Először egészséges egereknek adták be a vakcinát, majd intravénás injekcióval melanomával vagy hármas negatív emlőráksejtekkel oltották be őket. A beoltott egerek szignifikáns csökkenést mutattak a tüdőtumor növekedésében a be nem oltott egerekhez képest. A be nem oltott egerekben az injektált rákos sejtek az egész testben keringtek, és végül a tüdőbe kerültek, ahol metasztatikus daganatokat képeztek.

"Míg az S100A9 bizonyos elsődleges daganatokban fokozottan expresszálódik, elsősorban metasztatikus betegségben és progresszióban jellemző" - mondta Chung. "A fehérje részt vesz az immunszuppresszív tumor mikrokörnyezet kialakításában. Ezért azt találtuk, hogy vakcinánk sokkal hatékonyabb a metasztázisok csökkentésében, kevésbé az elsődleges tumorok növekedésének csökkentésében."

Egy másik kísérletsorozat kimutatta, hogy a vakcina védelmet nyújt a rákos áttétek ellen az elsődleges daganat műtéti eltávolítása után. A műtét után oltásban részesült, triplanegatív emlőrákos egerek 80%-os túlélési arányt mutattak, míg a be nem oltott egerek 30%-a élte túl a műtétet.

"Ezek az eredmények klinikailag rendkívül fontosak, mivel szorosan modellezik, hogy mi történhet a valós életben" - mondta Steinmetz. "Például egy agresszív rákkal diagnosztizált beteg, akin műtétet hajtanak végre, hogy eltávolítsák a daganatot, az kiújulhat és áttét alakulhat ki a tüdőben. Elképzelésünk szerint ezt a vakcinát műtét után is be lehet adni, hogy megelőzzük a metasztatikus betegség ilyen kiújulását és növekedését."

Young Hun Chung, Oscar A. Ortega-Rivera, Britney A. Volckaert, Eunkyeong Jung, Zhongchao Zhao, Nicole F. Steinmetz. Viral nanoparticle vaccines against S100A9 reduce lung tumor seeding and metastasis. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2023; 120 (43) DOI: 10.1073/pnas.2221859120