Ученые создали наночастицу для улучшения мРНК-вакцин против рака
Ученые из Johns Hopkins Medicine разработали биоразлагаемую полимерную наночастицу, которая может улучшить доставку мРНК-вакцин как для инфекционных заболеваний (например, COVID-19), так и для лечения неинфекционных болезней, включая рак.
Результаты испытаний на мышах
Исследование, опубликованное 20 июня в Proceedings of the National Academy of Sciences, показало:
- При инъекции в кровоток мышей наночастица доставляла мРНК-вакцину в селезенку и целенаправленно активировала противораковые иммунные клетки.
- Мыши с меланомой жили в два раза дольше после инъекции новых наночастиц по сравнению с контрольной группой.
- При колоректальном раке долгосрочная выживаемость была в два раза выше.
- Около половины специализированных иммунных клеток (цитотоксических T-лимфоцитов) были активированы и настроены на распознавание раковых клеток.
Проблема существующих вакцин
Современные мРНК-вакцины (например, против COVID-19) используют липидные наночастицы и вводятся в мышцу. Однако в мышечной ткани мало дендритных клеток — ключевых "инструкторов" иммунной системы, которые учат T-клетки находить и уничтожать рак. При внутривенном введении липидные частицы часто попадают в печень и разрушаются.
Инженерное решение
Целью было создать наночастицу, которая не отправляется сразу в печень и может эффективно доставить мРНК в дендритные клетки. Команда Джордана Грина разработала полимерную наночастицу со следующими особенностями:
- Оптимальное соотношение гидрофильных и гидрофобных молекул для эффективной упаковки мРНК и проникновения в клетку-мишень.
- Дисульфидные связи для быстрого разрушения частицы внутри целевой клетки.
- Молекулы на концах полимера со сродством к определенному типу ткани.
- Адъювант ("помощник") для активации дендритной клетки.
Ключевые результаты экспериментов
- In vitro: Поглощение наночастиц первичными дендритными клетками было примерно в 50 раз выше, чем мРНК самой по себе.
- In vivo (мыши): Почти 80% клеток в селезенке, достигнутых наночастицами, были целевыми дендритными клетками.
- 5–6% всех дендритных клеток селезенки успешно поглотили, вскрыли и обработали наночастицу. Это происходило преимущественно в дендритных клетках, а не в других иммунных клетках (макрофагах, моноцитах, нейтрофилах, T-клетках).
Противораковый эффект
- При колоректальном раке 50% мышей выжили долгосрочно после двух инъекций новой наночастицы в комбинации с иммунотерапевтическим препаратом. В контрольных группах (другие наночастицы + препарат или только препарат) выживало 10–30%.
- Все выжившие мыши оказались устойчивы к повторному введению раковых клеток, что указывает на долгосрочный иммунный ответ.
- Через 21 день после лечения 60% цитотоксических T-клеток у мышей с колоректальным раком и около половины у мышей с меланомой были настроены на атаку конкретных раковых клеток.
Заключение
"Система доставки наночастиц смогла создать армию T-клеток, которые распознают антиген, связанный с раком", — говорит Джордан Грин.
Новая система доставки может улучшить вакцинацию против инфекционных заболеваний и открыть новые пути для лечения рака.