Исследователи разработали новую наночастицу, которая, как было показано, более эффективно доставляет мышам противораковую вакцину с мРНК. Результаты исследования могут привести к разработке более эффективных вакцин для лечения рака и инфекционных заболеваний, таких как COVID-19.

Одним из направлений в лечении онкологических заболеваний является иммунотерапия — лечения болезни путем активации или подавления иммунной системы организма. Однако на тактику лечения раковых опухолей влияет много факторов (этиология, разновидность, стадия и прочее), что требует индивидуального подхода в терапии, направленного на специфические для каждой опухоли мутации. Использование вакцин на основе мРНК для доставки такого лечения является многообещающей стратегией.

Вакцины помогают предотвратить инфекцию, подготавливая организм к борьбе с патогенами, такими как бактерии или вирусы. Большинство традиционных вакцин содержат ослабленную или мертвую версию бактерий или вирусов, чтобы вызвать иммунный ответ, заключающийся в выработке антител (АТ). После перенесенной инфекции АТ остаются в организме, чтобы при повторном столкновении с патогеном, иммунная система могла молниеносно отреагировать.

В новом исследовании, проведенном учеными из Медицинского института Джона Хопкинса, возможно, найден способ улучшить доставку мРНК-вакцин для лечения инфекционных и неинфекционных заболеваний.

Когда речь идет об использовании мРНК-вакцин для лечения неинфекционных заболеваний, таких как рак, проблема заключается в доставке материала большому количеству дендритных клеток — особого типа иммунных клеток, которые учат иммунную систему, особенно Т-клетки, искать и уничтожать раковые клетки.

Для создания более сильных вакцин необходимо, чтобы наночастицы, несущие мРНК, достигли дендритных клеток, проникли и экспрессировались в них. После экспрессии мРНК деградирует, и в результате иммунный ответ длится гораздо дольше.

Вакцины с мРНК COVID-19 состоят из наночастиц, изготовленных из липидов, разновидности жирных кислот, которые вводятся в мышцу. Но в мышцах относительно мало дендритных клеток. Инъекция мРНК-вакцины в кровоток также вызывает проблемы с доставкой, поскольку вакцина, как правило, направляется прямо в печень, где она расщепляется. Поэтому исследователи обратили свой взор на орган с гораздо большим количеством дендритных клеток — селезенку.

"Нашей целью было разработать наночастицу, которая не направлялась бы прямо в печень и могла эффективно научить клетки иммунной системы искать и уничтожать соответствующую мишень", — говорит говорит Джордан Грин, автор исследования.

После тестирования ряда материалов исследователи решили заключить мРНК в наночастицу на основе полимера с оптимальным соотношением влаголюбивых и влагофобных молекул, чтобы она могла проникнуть в клетку-мишень. Полимеры содержали молекулы, обладающие сродством к определенному типу ткани, которым в данном случае была селезенка. Кроме того, к наночастице добавлялся хелпер или адъювант для активации дендритных клеток.

Испытав новую конфигурацию наночастиц на мышах, они обнаружили, что они избегают печени и поглощаются клетками селезенки на уровне, примерно в пятьдесят раз превышающем тот, который был бы у мРНК. Почти 80% клеток селезенки, которых достигли наночастицы, были целевыми дендритными клетками.

После того как было доказано, что новая наночастица успешно воздействует на дендритные клетки селезенки, исследователи вооружили ее иммунотерапевтическим препаратом и снова испытали на мышах. Они обнаружили, что половина мышей с колоректальным раком выжила после двух инъекций, по сравнению с 10%-30%, которые выжили после лечения другими составами наночастиц.

Когда выжившим мышам ввели дополнительные клетки рака толстой кишки, все они выжили без дополнительного лечения, что позволило исследователям предположить, что их наночастица обеспечила долгосрочный иммунный ответ, который предотвратил рецидив рака. Они также обнаружили, что через 21 день после лечения 60% Т-клеток, распознали и атаковали клетки колоректального рака.

"Система доставки наночастиц смогла создать армию Т-клеток, способных распознавать опухолевые антигены", — говорит Грин. "Эта новая система доставки наночастиц может улучшить способ введения вакцин против инфекционных заболеваний, а также открыть новый путь для терапии рака".