Efter strålbehandling, döende cancerceller spottar ut muterade proteiner i kroppen. Forskare vet nu att immunsystemet kan upptäcka dessa proteiner och döda cancer i andra delar av kroppen med hjälp av dessa proteinmarkörer som vägledning - ett fenomen som forskare vid University of North Carolina Lineberger Comprehensive Cancer Center vill utnyttja för att förbättra cancerbehandlingen.
I journalen Naturens nanoteknik , forskarna rapporterar om framsteg som gjorts i utvecklingen av en strategi för att förbättra immunsystemets upptäckt av cancerproteiner genom att använda "klibbiga" nanopartiklar som kallas "antigenfångande nanopartiklar." De tror att dessa partiklar kan fungera synergistiskt med immunterapiläkemedel utformade för att öka immunsystemets svar på cancer.
"Vår hypotes var att om vi använder en nanopartikel för att ta tag i dessa cancerproteiner, vi skulle förmodligen få ett mer robust immunsvar mot cancern, " sa studiens seniorförfattare Andrew Z. Wang, MD, en UNC Lineberger-medlem och docent vid UNC School of Medicine Department of Radiation Oncology. "Vi tror att det fungerar eftersom nanopartiklar är attraktiva för immunsystemet. Immunceller gillar inte något som är nanostort; de tror att de är virus, och kommer att svara på dem."
Strålbehandling används ofta för att behandla ett brett spektrum av cancerformer. Tidigare, läkare har observerat ett fenomen som de kallar den "abskopala effekten, " där en patient upplever tumörkrympning utanför det primära stället som behandlades med strålning. Denna observation hos en enskild patient med melanom rapporterades i New England Journal of Medicine under 2012.
Forskare tror att detta inträffar eftersom efter strålning, immunceller rekryteras till tumörstället. När de väl har kommit, dessa immunceller använder muterade proteiner som frigörs av döende cancerceller för att träna andra immunceller att känna igen och bekämpa cancer någon annanstans. Denna effekt fungerar synergistiskt med immunterapiläkemedel som kallas "checkpoint-hämmare, "som släpper immunsystemets bromsar, hjälper därigenom kroppens eget försvarssystem att attackera cancern.
Cancerceller släpper ut dessa muterade proteiner - som blir markörer för immunsystemet - som ett resultat av genetiska mutationer, sade studiens medförfattare Jonathan Serody, MD, UNC Linebergers biträdande direktör för translationell forskning.
"Teorin är att i cancer, tumörer ackumulerar ett stort antal mutationer över sina genom, och de muterade generna kan göra muterade proteiner, och vilket som helst av dessa mutanta proteiner kan hackas upp och presenteras för immunsystemet som främmande, sa Serody, som också är Elizabeth Thomas professor vid UNC School of Medicine. "Din kropp är designad för att inte svara på sina egna proteiner, men det finns inget system som kontrollerar dess reaktion på nya proteiner, och du har ett brett spektrum av immunceller som kan starta ett svar på dem."
UNC Lineberger-forskarna visade i prekliniska studier att de framgångsrikt kunde designa nanopartiklar för att fånga muterade proteiner frisatta av tumörer. När dessa nanopartiklar väl tas upp av immunceller, tumörproteinerna fästa vid deras yta kan hjälpa immunceller att känna igen cancerceller i hela kroppen.
Använda prekliniska melanommodeller, de fann att 20 procent av mössen som fick nanopartikelbehandlingen hade ett fullständigt svar, jämfört med ingen av mössen som inte fick nanopartiklarna.
"Vi visar i våra studier att nanopartiklarna tas upp av immunceller och transporteras till lymfkörtlarna, "Wang sa. "Vi visar också att nanopartiklarna ökar antalet cancerdödar immuna T-celler samt ökar nivån av immunsvar mot cancer."
Forskarna säger att det behövs en strategi för att förbättra svaren på immunterapiläkemedel, och att få svaren på drogerna att hålla längre.
"Om det är helt kliniskt översatt, detta kommer att förändra cancerimmunterapi, " Wang sa. "Denna teknik har potential att förbättra effektiviteten av cancerimmunterapi checkpoint-hämmare, vilket skulle innebära längre överlevnad för flera cancertyper."
Nästa steg, Wang sa, är att utveckla en ny generation av nanopartiklar som är mer robusta i att fånga proteiner. I sista hand, han sa, de kommer att behöva utveckla en kommersiell agent baserad på denna teknik och föra den till kliniken.
