Inženjeri na Kalifornijskom univerzitetu u San Dijegu razvili su eksperimentalnu vakcinu koja bi mogla da spreči širenje metastatskih karcinoma na pluća. Ključni sastojci vakcine su nanočestice – napravljene od bakterijskih virusa – koje su dizajnirane da ciljaju protein za koji se zna da igra centralnu ulogu u rastu i širenju raka.
Kod miševa, vakcina je značajno smanjila širenje metastatskog karcinoma dojke i kože na pluća. Takođe je poboljšao stopu preživljavanja kod miševa sa metastatskim karcinomom dojke nakon hirurškog uklanjanja primarnog tumora. Nalazi su objavljeni 16. oktobra u Proceedings of the National Academi of Sciences.
Metastaze su proces koji uključuje migraciju ćelija raka sa njihovog primarnog mesta u druge delove tela. Nedavne studije su identifikovale S100A9, protein koji obično oslobađaju imune ćelije, kao ključnog igrača u ovom procesu. Njegova normalna uloga je da reguliše upalu. Međutim, višak S100A9 može privući ćelije raka poput magneta, uzrokujući da formiraju agresivne tumore i olakšavajući njihovo širenje na druge organe, kao što su pluća.
Tim koji predvodi Nicole Steinmetz, profesorka nanoinženjeringa na UC San Diego Jacobs School of Engineering, razvio je kandidata za vakcinu koji može modulirati nivoe S100A9 kada se pokvari. Kada se ubrizgava subkutano, vakcina je stimulisala imuni sistem kod miševa da proizvodi antitela protiv S100A9, efikasno smanjujući nivoe proteina i minimizirajući metastaze raka u plućima. Vakcina je takođe povećala ekspresiju imunostimulišućih proteina sa antitumorskim svojstvima, dok je smanjila nivoe proteina koji suzbijaju imunitet.
„Poznato je da S100A9 formira ono što se naziva premetastatska niša u plućima, stvarajući imunosupresivno okruženje koje omogućava zasejavanje i rast tumora“, rekao je prvi autor studije Jang Hun (Eric) Chung, doktor bioinženjeringa UC San Diego. alumnus iz Steinmetzove laboratorije. „Smanjivanjem nivoa S100A9, možemo efikasno da se suprotstavimo formiranju ove premetastatske niše, što dovodi do smanjene privlačnosti i povećanog uklanjanja ćelija raka u pluća.“
„Ovo je pametan, novi pristup vakcinaciji, jer mi ne ciljamo tumorske ćelije, već tumorsko mikrookruženje tako da sprečava primarni tumor da stvara nove tumore“, rekao je Steinmetz, koji je osnivač UC San Diego. Centar za nano-imunoinženjering i ko-voditelj univerzitetskog Centra za nauku i inženjering za istraživanje materijala (MRSEC). „U suštini menjamo ceo imuni sistem da bude više antitumorski.“
Vakcina se sastoji od nanočestica napravljenih od bakterijskog virusa koji se zove K beta. Nanočestice su uzgajane iz bakterije E. coli i izolovane. Nakon toga, komad proteina S100A9 je pričvršćen za površinu.
Kako to funkcioniše je da nanočestice K beta virusa deluju kao mamac za imuni sistem. Ovaj virus je bezopasan za životinje i ljude, ali imune ćelije ga prepoznaju kao strano i podstiču se na napad u potrazi za patogenom. Kada imune ćelije vide da nanočestice virusa prikazuju deo proteina S100A9, one proizvode antitela koja idu za tim proteinom.
Prednost upotrebe antitela, primetio je Steinmetz, je u tome što ona pomažu u održavanju nivoa ciljnog proteina pod kontrolom.
„Sa ovim oblikom imunoterapije, ne uništavamo nužno sve proteine, ali smanjujemo nivoe svuda“, rekao je Steinmetz.
Vakcina je testirana na metastatskim mišjim modelima melanoma i trostruko negativnog raka dojke, agresivnog tipa raka koji se teško leči. Zdravim miševima je prvo primenjena vakcina, a zatim su intravenozne injekcije izazvane bilo melanomom ili trostruko negativnim ćelijama raka dojke. Vakcinisani miševi su pokazali značajno smanjenje rasta tumora pluća u poređenju sa nevakcinisanim miševima. Kod nevakcinisanih miševa, ubrizgane ćelije raka cirkulisale su po celom telu i na kraju su se našle u plućima i formirale metastatske tumore.
Istraživači primećuju da se ova strategija vakcine bori protiv širenja tumora, a ne protiv samog primarnog tumora.
„Dok se S100A9 preterano izražava u određenim primarnim tumorima, on je uglavnom indikovan kod metastatske bolesti i progresije“, rekao je Chung. „Protein je uključen u formiranje imunosupresivnog tumorskog mikrookruženja. Stoga smo otkrili da je naša vakcina mnogo efikasnija u smanjenju metastaza, a ne u smanjenju rasta primarnih tumora.“
Drugi skup eksperimenata pokazao je potencijal vakcine da ponudi zaštitu od metastaza raka nakon hirurškog uklanjanja primarnog tumora. Miševi sa trostruko negativnim tumorima raka dojke koji su primili vakcinu nakon operacije pokazali su stopu preživljavanja od 80%, dok je 30% nevakcinisanih miševa preživelo nakon operacije.
„Ovi nalazi su klinički najrelevantniji, jer blisko modeliraju šta bi se moglo dogoditi u scenarijima iz stvarnog života“, rekao je Steinmetz. „Na primer, pacijent sa dijagnozom agresivnog karcinoma koji je podvrgnut operaciji uklanjanja tumora može biti u opasnosti od ponovnog pojavljivanja i metastaza u plućima. Predviđamo da bi se ova vakcina mogla primeniti posle operacije kako bi se sprečilo takvo ponavljanje i izrastanje metastatske bolesti .“
Pre nego što vakcina može da napreduje do ispitivanja na ljudima, potrebne su sveobuhvatnije bezbednosne studije.
„S100A9 je endogeni protein u plućima i nema mnogo podataka koji pokazuju šta se dešava kada se S100A9 ukine“, rekao je Čung. „Znamo da je S100A9 važan u uklanjanju patogena, a buduće studije bi trebalo bolje da testiraju da li smanjenje nivoa S100A9 smanjuje sposobnost pacijenta da se bori protiv infekcija, posebno kod pacijenata sa rakom koji mogu imati oslabljen imuni sistem.“
Budući rad će takođe istražiti efikasnost vakcine kada se kombinuje sa drugim terapijama raka, sa ciljem da se poboljša njena efikasnost protiv karcinoma koji se teško leči.
