Farmaceutiska forskare vid University of Iowa har funnit att en laddad kombination av nanopartikel-vaccin eliminerade tumörer eller förlängde livslängden hos möss med melanomtumörer. Bilden visar en melanomtumör, med blod och lymfkärl. Den förstorade delen visar hur de laddade nanopartiklarna stimulerar immunceller att lokalisera och bekämpa tumören. Kredit:Aliasger Salem lab, University of Iowa
Cancer hos människor har alla möjliga sätt att överleva och frodas:Både celler och tumörer ägnar sig åt listiga metoder för att avleda, lura och undvika upptäckt av våra kroppars immunsystem.
Ta till exempel hur de avvärjer vaccin mot cancer. Cancerceller i kroppen, vare sig de är enskilt eller konsoliderade, täcker sig i huvudsak genom kemiska sekret för att förbli kamouflerade mot medel i vaccinerna som annars skulle utlösa en total attack från kroppens immunsystem. Det faktum att kroppens immunförsvar till stor del inte kan "se" cancer är en viktig anledning till att cancerbehandlingar tar till urskillningslöst krigföring som dödar både friska och cancerceller.
Farmaceutiska forskare vid University of Iowa kan ha upptäckt en ny strategi för att övervinna cancerns geniala försvar. I en ny studie fann forskarna att laddade nanopartiklar i kombination med ett vaccin var effektiva för att eliminera tumörer eller förlänga livslängden hos cancermöss.
Det nya tillvägagångssättet är attraktivt, hävdar forskarna, eftersom nanopartikeln kan masstillverkas, lagras i rumstemperatur och administreras av allmänläkare för att behandla en mängd olika cancerformer.
"Detta kan vara en stabil, färdig formulering som kan vara tillgänglig som ett pulver", säger Ali Salem, studiens motsvarande författare och Lyle och Sharon Bighley begåvad ordförande och professor i farmaceutiska vetenskaper vid UI College of Pharmacy.
De laddade nanopartiklarna - sfärer som sträcker sig i diameter från 100 till 160 nanometer som skapades i Salems labb - injicerades runt melanomtumörer hos möss. Nanopartiklarna fungerar som en slags ledstjärna, vilket gör att celler som bekämpar melanom som utlöses av adenovirusvaccinet kan lokalisera tumören och övervinna dess försvar.
I en uppsättning experiment som involverade nio möss som fick nanopartikel-adenovirusvaccinformeln, blev fem möss cancerfria, medan de andra fyra överlevde mer än 100 dagar - mer än tre gånger längre än de som bara fick vaccinet och fem gånger längre än de inget alls.
"Det är ett nytt tillvägagångssätt för att behandla cancer och få vaccin att fungera bättre", säger Salem. "Historiskt sett har vacciner inte haft den nivå av translationell framgång som de har lovat. Detta tillvägagångssätt kan äntligen förverkliga löftet om vacciner för att behandla cancer."
Adenovirusvaccinet sätter igång kroppens cancerbekämpande operation genom att instruera en familj av immunceller, så kallade cytotoxiska T-lymfocytceller, att fläkta ut på tumörsök-och-förstörande uppdrag. Men tumörer utsöndrar kemiska signaler för att få sig själva att verka icke-hotande och därmed i stort sett undvika upptäckt. De laddade nanopartiklarna, när de injiceras nära en tumör, skapar ett inflammatoriskt svar, som liknar att sätta eld på ett hus. T-cellerna, som cirkulerar runt, ser lågorna och rusar till platsen.
"De katjoniska nanopartiklarna skapar en lokaliserad inflammation vid tumörplatsen", förklarar Emad Wafa, postdoktor vid College of Pharmacy i Iowa och medförfattare till studien. "Det sänder upp en signal," Hej, kom hit, vi har en situation här som måste tas om hand. Nanopartiklarna är ett viktigt tillskott för att hjälpa vaccinet att vara effektivt."
Andra studier har visat framgången med att använda en kombination av ett adjuvans - i huvudsak en vaccinförstärkare utformad för att stimulera ett starkare immunsvar - och ett vaccin för att lokalisera och radera tumörer. I en sådan studie, ledd av Sean Geary, biträdande forskare i Salems labb och en medförfattare till denna studie, injicerade forskare ett adjuvans som heter CpG direkt i mustumörer, som kombinerades med ett adenovirusvaccin för att bekämpa tumörer hos möss. Men CpG fungerade inte lika effektivt i den studien och är inte lika lätt att masstillverka.
"Vi har ett syntetiskt medel som är mer kostnadseffektivt, det är lättare att tillverka, det är mer stabilt och det skulle vara lättare för en läkare att lära sig och använda det, jämfört med ett biologiskt baserat medel", säger Salem, som har studerat vacciner för 23 år. "Det är ett konceptuellt annorlunda tillvägagångssätt."
Resultaten publicerades online den 20 juli i Science Advances . Studien har titeln "Katjoniska nanopartiklar förbättrar T-celltumörinfiltration och antitumörimmunsvar mot ett melanomvaccin."
Medförfattare inkluderar Rasheid Smith, som tog sin doktorsexamen i farmaceutiska vetenskaper från Iowa och för närvarande är senior vetenskapsman vid läkemedelsföretaget Zoetis; Kareem Ebeid, som tog sin doktorsexamen i farmaceutiska vetenskaper från Iowa; och Suhaila O. Alhaj-Suliman, som tog sin doktorsexamen i farmaceutiska vetenskaper från Iowa denna månad. + Utforska vidare
