För att bekämpa cancer, forskare använder alltmer vacciner som stimulerar immunsystemet att identifiera och förstöra tumörceller. Dock, det önskade immunsvaret är inte alltid garanterat. För att stärka effektiviteten av vacciner på immunsystemet - och i synnerhet på T-lymfocyter, specialiserade på upptäckt av cancerceller – forskare från universiteten i Genève (UNIGE), Freiburg (UNIFR), München, och Bayreuth, i samarbete med det tyska företaget AMSilk, har utvecklat mikrokapslar av spindelsilke som kan leverera vaccinet direkt till hjärtat av immunceller. Denna process, publiceras i tidskriften Biomaterial , skulle också kunna tillämpas på förebyggande vacciner för att skydda mot infektionssjukdomar, och utgör ett viktigt steg mot vacciner som är stabila, lätt att använda, och motståndskraftig mot de mest extrema lagringsförhållandena.

Vårt immunförsvar är till stor del baserat på två typer av celler:B-lymfocyter, som producerar de antikroppar som behövs för att försvara sig mot olika infektioner, och T-lymfocyter. När det gäller cancer och vissa infektionssjukdomar som tuberkulos, T-lymfocyter behöver stimuleras. Dock, deras aktiveringsmekanism är mer komplex än B-lymfocyternas:för att utlösa ett svar, det är nödvändigt att använda en peptid, en liten bit protein som, om den injiceras ensam, bryts snabbt ned av kroppen innan den når sitt mål.

"För att utveckla immunterapeutiska läkemedel som är effektiva mot cancer, det är viktigt att generera ett signifikant svar av T-lymfocyter, säger professor Carole Bourquin, en specialist på antitumörimmunterapier vid UNIGEs medicinska och naturvetenskapliga fakulteter, som ledde detta arbete. "Eftersom de nuvarande vaccinerna endast har begränsad effekt på T-celler, det är avgörande att utveckla andra vaccinationsförfaranden för att lösa detta problem."

En praktiskt taget oförstörbar kapsel

Forskare använde syntetiska spindelsilkebiopolymerer - en lätt, biokompatibel, giftfritt material som är mycket resistent mot nedbrytning från ljus och värme.

"Vi återskapade detta speciella silke i labbet för att infoga en peptid med vaccinegenskaper, " förklarar Thomas Scheibel, en världsspecialist på spindelsilke från University of Bayreuth som deltog i studien. "De resulterande proteinkedjorna saltas sedan ut för att bilda injicerbara mikropartiklar."

Silkesmikropartiklar bildar en transportkapsel som skyddar vaccinpeptiden från snabb nedbrytning i kroppen, och levererar peptiden till mitten av lymfkörtelcellerna, därigenom avsevärt öka T-lymfocyternas immunsvar. "Vår studie har bevisat giltigheten av vår teknik, " avslöjar Carole Bourquin. "Vi har visat effektiviteten av en ny vaccinationsstrategi som är extremt stabil, lätt att tillverka och lätt att anpassa."

Mot en ny vaccinmodell

De syntetiska silkesbiopolymerpartiklarna uppvisar hög motståndskraft mot värme, klarar över 100°C i flera timmar utan skador. I teorin, denna process skulle göra det möjligt att utveckla vacciner som inte kräver adjuvans och kylkedjor. En obestridlig fördel, särskilt i utvecklingsländer där en av de stora svårigheterna är bevarandet av vacciner. En av begränsningarna med denna process, dock, är storleken på mikropartiklarna:medan konceptet i princip är tillämpligt på alla peptider, som alla är tillräckligt små för att införlivas i silkesproteiner, ytterligare forskning behövs för att se om det också är möjligt att införliva de större antigenerna som används i standardvacciner, speciellt mot virussjukdomar.

"Mer och mer, forskare försöker imitera naturen i det den gör bäst, ", tillägger Scheibel. "Det här tillvägagångssättet har till och med ett namn:bioinspiration, vilket är precis vad vi har gjort här." Spindelsilkets egenskaper gör det till en särskilt intressant produkt:biokompatibel, fast, tunn, biologiskt nedbrytbar, resistent mot extrema förhållanden och till och med antibakteriell, man kan föreställa sig flera applikationer, inklusive sårförband eller suturer.