Εμβόλιο για την πρόληψη του HPV τώρα "επιτίθεται" και στους καρκινικούς όγκους

Την τελευταία δεκαετία, επιστήμονες στο Northwestern University κατέληξαν σε ένα κρίσιμο συμπέρασμα για τα εμβόλια: δεν έχει σημασία μόνο ποια συστατικά περιέχουν, αλλά και πώς αυτά είναι δομικά οργανωμένα. Η φυσική διάταξη των μορίων μπορεί να επηρεάσει καθοριστικά την αποτελεσματικότητα. Αφού επιβεβαίωσαν αυτή την αρχή σε πολλαπλές μελέτες, οι ερευνητές την εφάρμοσαν σε θεραπευτικά αντικαρκινικά εμβόλια που στοχεύουν όγκους προκαλούμενους από τον ιό HPV. Στη νεότερη εργασία τους διαπίστωσαν ότι μια απλή αλλαγή στον προσανατολισμό και τη θέση ενός και μόνο πεπτιδίου-στόχου καρκίνου ενίσχυσε σημαντικά την ικανότητα του ανοσοποιητικού να επιτίθεται στους όγκους.

Η ομάδα ανέπτυξε εμβόλιο βασισμένο σε σφαιρικό νουκλεϊκό οξύ (Spherical Nucleic Acid – SNA), μια σφαιρική δομή DNA που εισέρχεται φυσικά στα ανοσοκύτταρα και τα ενεργοποιεί. Οι ερευνητές αναδιοργάνωσαν σκόπιμα τα συστατικά του SNA σε διαφορετικές διαμορφώσεις και τις δοκίμασαν σε «ανθρωποποιημένα» ζωικά μοντέλα καρκίνου θετικού στον HPV, καθώς και σε δείγματα όγκων από ασθενείς με καρκίνο κεφαλής και τραχήλου.

Μία συγκεκριμένη διαμόρφωση ξεχώρισε: μείωσε την ανάπτυξη των όγκων, παρέτεινε την επιβίωση των ζώων και παρήγαγε μεγαλύτερο αριθμό ιδιαίτερα δραστικών Τ-λεμφοκυττάρων που καταστρέφουν καρκινικά κύτταρα. Το εύρημα δείχνει ότι ακόμη και μικρές αλλαγές στη νανοδομή μπορούν να μετατρέψουν μια περιορισμένη ανοσολογική απόκριση σε ισχυρό αντικαρκινικό αποτέλεσμα.

Η αρχή αυτή αποτελεί τη βάση ενός νέου πεδίου που ονομάζεται «δομική νανοϊατρική» (structural nanomedicine), όρος που εισήγαγε ο πρωτοπόρος της νανοτεχνολογίας Chad A. Mirkin, εφευρέτης των SNAs και επικεφαλής της μελέτης. Όπως εξηγεί, τα σύγχρονα εμβόλια περιλαμβάνουν χιλιάδες μεταβλητές· στόχος είναι ο εντοπισμός των δομικών διαμορφώσεων που προσφέρουν μέγιστη αποτελεσματικότητα με ελάχιστη τοξικότητα, δηλαδή η «κατασκευή» καλύτερων φαρμάκων από τη βάση τους. Τη μελέτη συν-ηγήθηκε ο ογκολόγος Jochen Lorch.

Πέρα από την «προσέγγιση του μπλέντερ»

Στην παραδοσιακή ανάπτυξη εμβολίων, τα βασικά συστατικά -αντιγόνα από τον όγκο και ανοσοενισχυτικά (adjuvants)- απλώς αναμειγνύονται χωρίς ακριβή έλεγχο της δομής. Ο Mirkin περιγράφει αυτή τη μέθοδο ως «προσέγγιση του μπλέντερ», όπου τα μόρια δεν έχουν σαφή οργάνωση. Αντίθετα, η εργαστηριακή του έρευνα έδειξε ότι η προσεκτική νανοκλίμακη διάταξη αντιγόνων και ανοσοενισχυτικών μπορεί να ενισχύσει σημαντικά την αποτελεσματικότητα, χρησιμοποιώντας τα ίδια συστατικά αλλά με μικρότερη τοξικότητα.

Η ομάδα έχει ήδη εφαρμόσει αυτή τη στρατηγική σε υποψήφια εμβόλια για μελάνωμα, τριπλά αρνητικό καρκίνο μαστού, καρκίνο παχέος εντέρου, προστάτη και καρκίνωμα Merkel. Επτά φάρμακα βασισμένα σε SNA έχουν προχωρήσει σε κλινικές δοκιμές, ενώ οι SNAs χρησιμοποιούνται και σε πάνω από 1.000 εμπορικά προϊόντα.

Ενίσχυση της απόκρισης CD8 Τ-κυττάρων κατά του HPV

Η νέα μελέτη επικεντρώθηκε σε καρκίνους που προκαλούνται από τον ιό των ανθρώπινων θηλωμάτων (HPV), υπεύθυνο για την πλειονότητα των καρκίνων τραχήλου μήτρας και αυξανόμενο ποσοστό καρκίνων κεφαλής και τραχήλου. Αν και τα προληπτικά εμβόλια προλαμβάνουν τη μόλυνση, δεν θεραπεύουν ήδη εγκατεστημένους όγκους.

Οι ερευνητές ανέπτυξαν θεραπευτικά εμβόλια που ενεργοποιούν τα CD8 «κυτταροτοξικά» Τ-κύτταρα, τα ισχυρότερα αντικαρκινικά κύτταρα του ανοσοποιητικού. Κάθε νανοσωματίδιο περιείχε λιπιδικό πυρήνα, ανοσοδιεγερτικό DNA και ένα μικρό τμήμα πρωτεΐνης του HPV που υπάρχει στα καρκινικά κύτταρα.

Όλες οι εκδοχές είχαν τα ίδια συστατικά· η μόνη διαφορά ήταν η θέση και ο προσανατολισμός του πεπτιδίου-αντιγόνου. Δοκιμάστηκαν τρεις σχεδιασμοί: ένας με το πεπτίδιο «κρυμμένο» στο εσωτερικό και δύο με το πεπτίδιο εκτεθειμένο στην επιφάνεια, συνδεδεμένο είτε από το Ν-τελικό είτε από το C-τελικό άκρο.

Η εκδοχή με το αντιγόνο στην επιφάνεια, συνδεδεμένο από το Ν-τελικό άκρο, προκάλεσε την ισχυρότερη ανοσολογική αντίδραση: έως και οκταπλάσια παραγωγή ιντερφερόνης-γ (κρίσιμο αντικαρκινικό σήμα) και σημαντικά αυξημένη ικανότητα καταστροφής καρκινικών κυττάρων. Σε ζωικά μοντέλα επιβραδύνθηκε αισθητά η ανάπτυξη όγκων, ενώ σε δείγματα ασθενών η εξόντωση καρκινικών κυττάρων διπλασιάστηκε ή τριπλασιάστηκε.

Σημαντικό είναι ότι η ενίσχυση αυτή δεν προήλθε από αύξηση δόσης ή νέα συστατικά, αλλά από «εξυπνότερη» παρουσίαση των ίδιων μορίων. Το ανοσοποιητικό σύστημα είναι ιδιαίτερα ευαίσθητο στη γεωμετρία των μορίων, και η βελτιστοποίηση της σύνδεσης του αντιγόνου διευκόλυνε την αποτελεσματικότερη επεξεργασία του.

Προοπτικές και ρόλος της Τεχνητής Νοημοσύνης

Ο Mirkin σκοπεύει να επανεξετάσει παλαιότερα εμβόλια που απέτυχαν να προκαλέσουν ισχυρή ανοσοαπόκριση, επανασχεδιάζοντάς τα με βάση τη νανοδομή. Η στρατηγική αυτή θα μπορούσε να επιταχύνει την ανάπτυξη και να μειώσει το κόστος, αξιοποιώντας ήδη γνωστά συστατικά.

Απολαμβάνετε το περιεχόμενο μας? Εγγραφείτε στο newsletter μας!

Παράλληλα, η τεχνητή νοημοσύνη αναμένεται να διαδραματίσει σημαντικό ρόλο, επιτρέποντας την ταχεία ανάλυση χιλιάδων πιθανών δομικών συνδυασμών για τον εντοπισμό των πιο αποτελεσματικών. Σύμφωνα με τον Mirkin, η δομή «μετράει», και η δομική νανοϊατρική ενδέχεται να αλλάξει ριζικά τον τρόπο σχεδιασμού των εμβολίων στο μέλλον.