Impfstoff-design können dramatisch verbessern die Krebs-Immuntherapie: die Effektivität hängt von der molekularen Architektur und 3D-Darstellung der Komponenten

Wenn es um die Wirksamkeit von nanotherapeutic Impfstoffe, die Form zählt.

Ein Northwestern University-team untersucht eine Reihe von sphärischen Nukleinsäuren (SNAs) für Ihr Potenzial zu stimulieren, Krebs-Niederschlagung Immunantwort. Nach dem Vergleich einer Reihe von kompositorisch identisch noch strukturell unterschiedliche Impfstoffe durch das testen Sie auf mehreren Tiermodellen, fanden die Forscher die Struktur des SNAs in einem Impfstoff drastisch besser als die anderen, die reichten von unwirksamen zu fast heilsam.

Impfstoffe mit der übergeordneten Struktur vollständig eliminiert Tumore in 30% der Tiere und verbessert Ihre Gesamt-überlebens von Krebs. Der Impfstoff schützte die Tiere aus Wiederauftauchen Tumoren.

„Diese Beobachtung zeigt die Bedeutung der chemischen Struktur und dreidimensionale Darstellung der aktiven Komponenten in das design von Impfstoffen,“ sagte Nordwestlichen s Chad A. Mirkin, der co-die Studie leitete. „Diese Informationen helfen uns, Rational design SNA Impfstoffe, die den stärksten anti-Krebs-Immunantworten. Nachdem eine klare design-Strategie wird auch beschleunigen die Entwicklung von Impfstoffen für viele Arten von Krebs und möglicherweise andere Krankheiten.“

Die Studie wird online veröffentlicht in der Woche vom 6. Mai in den Proceedings of the National Academy of Sciences.

Mirkin ist die George B. Rathmann Professor von Chemie im Nordwesten der Weinberg College of Arts and Sciences und Direktor des Internationalen Instituts für Nanotechnologie. Er ist co-führte die Studie mit Bin Zhang, professor für Medizin und Mikrobiologie-Immunologie an der Northwestern University Feinberg School of Medicine, und Andrew Lee, research assistant professor der chemischen und biologischen Technik in der Northwestern McCormick School of Engineering.

Krebs-Immuntherapien künstlich stimulieren das Immunsystem des Patienten zu finden und Angriff der Krankheit. So weit, neue Immuntherapien, die sogenannten checkpoint-Inhibitoren, handeln, durch die Erschließung von Immunreaktionen, die sind unterdrückt von Tumoren. Sie sind aber nur wirksam bei bestimmten Arten von Krebs und in einem Bruchteil der Patienten.

„Ein weiterer potenziell mächtiger Ansatz ist zu erhöhen und steigern die immun-Reaktionen mit therapeutischen Impfstoffen,“ Lee sagte. „Diese Vorgehensweise hat allerdings erforderlich, Durchbrüche in der Impfstoff-design zu entsperren Ihr Potenzial in der Behandlung von Krebs in der Klinik.“

Die Entwicklung der SNAs könnte der Durchbruch für die Menschen gewartet haben. Erfunden von Mirkin, SNAs sind synthetische kugelförmige — anstatt linear — Formen von DNA und RNA, die ein surround-Nanopartikel-Kern. Etwa 50 Nanometer im Durchmesser, die winzigen Strukturen, die die Fähigkeit besitzen, in Zellen, einschließlich der Immunzellen, die für eine gezielte Behandlung Lieferung.

In der Studie der Northwestern-team im Vergleich SNAs, die unterschiedliche Strukturen haben aber die gleichen Peptide, DNA und andere Komponenten. Alle Impfstoffe enthalten ein antigen (eine Substanz, die erkannt und gezielt durch eine Immunantwort) und einem Adjuvans (eine Substanz, die die körpereigene Immunantwort auf das antigen). In diesem Fall wird die DNA ist das Adjuvans, und das Peptid ist das antigen.

Das einzige, was sich verändert, in jeder Impfstoff war die position der Peptid-antigen, entweder die war untergebracht im Kern des SNA, vermischt mit der DNA oder an die DNA. Diese Veränderungen führten zu großen unterschieden in der, wie das immun-system erkannt und verarbeitet molekularen Signale, die letztlich Auswirkungen auf die Qualität der Immunantwort generiert, die durch den Impfstoff. In der Studie, die den Peptid-antigen durchsetzt mit der DNA, die am besten abgeschnitten haben.

„Die Studie zeigt, dass SNAs und unsere Fähigkeit zu verfeinern SNA-Strukturen können dramatisch verbessern die anti-tumor-Immunreaktion,“ sagte Zhang. „Dies zeigt, Versprechen, unsere Fähigkeit zu verbessern, die Leistungsfähigkeit von Impfstoffen und schließlich verwenden Sie bei der Versorgung der Patienten.“

Mirkin ist ein Mitglied der Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center an der Northwestern University und hat Termine in der Feinberg School of Medicine und der McCormick School of Engineering.

Die Studie wurde unterstützt vom National Cancer Institute der National Institutes of Health (Verleihungsnummer U54CA199091), das Office of Naval Research (Verleihungsnummer N00014-15-0043), das Prostata-Krebs-Stiftung, die Movember Foundation (award Anzahl 17CHAL08), der Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center an der Northwestern University und der Vannevar Bush Fakultät Fellowship-Programm.