Als het gaat om de effectiviteit van nanotherapeutische vaccins, vorm is belangrijk.

Een team van de Northwestern University onderzocht een reeks sferische nucleïnezuren (SNA's) op hun potentieel om kankeronderdrukkende immuunresponsen te stimuleren. Na het vergelijken van een reeks qua samenstelling identieke maar structureel verschillende vaccins door ze te testen op meerdere diermodellen, de onderzoekers ontdekten dat de structuur van SNA's in het ene vaccin dramatisch beter presteerde dan de andere, die varieerden van ineffectief tot bijna curatief.

Vaccins met de superieure structuur elimineerden tumoren volledig bij 30% van de dieren en verbeterden hun algehele overleving van kanker. Het vaccin beschermde de dieren ook tegen opnieuw opduikende tumoren.

"Deze observatie toont het belang aan van de chemische structuur en de driedimensionale presentatie van actieve componenten in het ontwerp van vaccins, " zei Chad A. Mirkin van Northwestern, die de studie mede leidde. "Deze informatie zal ons helpen om SNA-vaccins rationeel te ontwerpen die de sterkst mogelijke immuunrespons tegen kanker kunnen opwekken. Het hebben van een duidelijke ontwerpstrategie zal ook de ontwikkeling van vaccins voor vele soorten kanker en mogelijk andere ziekten versnellen."

Het onderzoek wordt in de week van 6 mei online gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences .

Mirkin is de George B. Rathmann hoogleraar scheikunde aan het Weinberg College of Arts and Sciences in Northwestern en directeur van het International Institute for Nanotechnology. Hij leidde de studie samen met Bin Zhang, hoogleraar geneeskunde en microbiologie-immunologie aan de Northwestern University Feinberg School of Medicine, en Andrew Lee, onderzoeksassistent-professor chemische en biologische technologie aan de McCormick School of Engineering van Northwestern.

Immuuntherapieën tegen kanker stimuleren het immuunsysteem van de patiënt kunstmatig om de ziekte op te sporen en aan te vallen. Tot dusver, nieuwe immuuntherapieën, zogenaamde checkpointremmers, handelen door immuunreacties te ontsluiten die worden onderdrukt door tumoren. Maar ze zijn alleen effectief bij bepaalde soorten kanker en bij een fractie van de patiënten.

"Een andere potentieel krachtigere benadering is het verhogen en versterken van de immuunrespons met therapeutische vaccins, " zei Lee. "Deze benadering, echter, heeft doorbraken nodig in het ontwerp van vaccins om zijn potentieel bij de behandeling van kanker in de kliniek te ontsluiten."

De ontwikkeling van SNA's zou de doorbraak kunnen zijn waar mensen op hebben gewacht. Uitgevonden door Mirkin, SNA's zijn synthetische bolvormige - in plaats van lineaire - vormen van DNA en RNA die een kern van nanodeeltjes omringen. Ongeveer 50 nanometer in diameter, de kleine structuren hebben het vermogen om cellen binnen te gaan, inclusief immuuncellen, voor gerichte behandeling.

In de studie, het Northwestern-team vergeleek SNA's met verschillende structuren maar dezelfde peptiden, DNA en andere algemene componenten. Alle vaccins bevatten een antigeen (een stof die wordt herkend en aangevallen door een immuunrespons) en een adjuvans (een stof die de immuunrespons van het lichaam op het antigeen versterkt). In dit geval, het DNA is het adjuvans, en het peptide is het antigeen.

Het enige dat in elk vaccin veranderde, was de positie van het peptide-antigeen, die ofwel was gehuisvest in de kern van de SNA, afgewisseld met het DNA of gehecht aan het DNA. Deze veranderingen leidden tot grote verschillen in de manier waarop het immuunsysteem moleculaire signalen herkende en verwerkte. uiteindelijk van invloed op de kwaliteit van de immuunrespons die door het vaccin wordt gegenereerd. In de studie, het peptide-antigeen afgewisseld met het DNA presteerde het beste.

"De studie toont aan dat SNA's en ons vermogen om SNA-structuren te verfijnen de anti-tumor immuunresponsen dramatisch kunnen verbeteren, " zei Zhang. "Dit toont een belofte in ons vermogen om de prestaties van vaccins te verbeteren en ze uiteindelijk te gebruiken in de patiëntenzorg."