Nanovaccine zeigt Potenzial als Immuntherapie bei Krebs

Zum ersten Mal haben Forscher gezeigt, dass die Verwendung eines Nanovakkins zur Krebsimmuntherapie das Tumorwachstum verlangsamen und das Überleben in Mausmodellen verschiedener Krebsarten verlängern kann.
Die Forscher fanden heraus, dass die Nano-Impfung das Tumorwachstum verlangsamte und das Überleben in zahlreichen Mausmodellen von Krebs verlängerte. Dieses Bild zeigt, wie eine Lösung der Nanopartikel das Laserlicht streut.
Bildnachweis: UTSW

Das Team - vom Medical Center der University of Texas Southwestern (UTSW) in Dallas - beschreibt die Arbeit in der Zeitschrift Natur Nanotechnologie.

Immuntherapie ist eine Möglichkeit, Krankheit zu behandeln, indem man das Immunsystem des Körpers dazu bringt, es zu bekämpfen.

Wenn diese Krankheit Krebs ist, ist es "kritisch wichtig", dass die Immuntherapie Immunzellen erzeugt, die T-Zellen genannt werden, die Tumorzellen für die Eliminierung erkennen und darauf zielen können.

Eine Möglichkeit besteht darin, das Prinzip eines Impfstoffs anzuwenden, bei dem Antigene - Moleküle, die das Ziel eindeutig identifizieren - an das Immunsystem abgegeben werden, um es zu primen, um die krankheitsverursachenden Zellen zu erkennen und zu zerstören.

Co-Senior-Autor Jinming Gao, ein UTSW-Professor für Pharmakologie und HNO-Heilkunde, sagt, dass verschiedene etablierte Impfansätze - wie die Verwendung von lebenden Bakterien als Abgabemechanismus - in der Krebs-Immuntherapie eingesetzt wurden.

Er stellt jedoch fest, dass diese tendenziell komplex und teuer sind, und sie können auch zu immunbedingten Nebenwirkungen führen.

"Minimalistische Nano-Impfung" nimmt Antigen zu Lymphknoten

Der Ansatz, den die UTSW-Forscher entwickelt haben - den sie als "minimalistische Nano-Impfung" bezeichnen - besteht aus einer einfachen Mischung eines Tumorantigens und eines synthetischen Polymer-Nanopartikels.

Nanopartikel werden zunehmend in der Medizin verwendet, da sie es Wissenschaftlern ermöglichen, Materialien auf der Ebene einzelner Atome zu manipulieren. Dies ist ein sehr nützlicher Maßstab für die Bekämpfung von Krankheiten in Zellen.

Ein wesentlicher Vorteil des Nanovaccine-Ansatzes von UTSW besteht darin, dass die Nanopartikel das Antigen direkt zu den Lymphknoten transportieren, um die Bildung von T-Zellen zu unterstützen.

Prof. Gao sagt, dass herkömmliche Impfstoffe dies nicht tun - sie erfordern, dass die Immunzellen die Antigene zuerst in einem "Depotsystem" sammeln und dann zu den Lymphknoten transportieren, um die T-Zellen zu primen.

Damit der Impfstoff funktioniert, muss er zuerst die Antigene in eine Art Immunzelle, die Antigen-präsentierende Zelle genannt wird, einbringen. Die antigenpräsentierenden Zellen prozessieren und präsentieren die Antigene zur Erkennung durch die T-Zellen.

Nanovaccine liefert Antigen und löst eine Reaktion aus

Der Prozess der Initiierung der Immunantwort ist nicht einfach ein Fall der Abgabe des Antigens. Gleichzeitig muss ein Signal vorhanden sein, das auch die Immunantwort auslöst, um das Antigen zu verwenden.

Die Forscher merken an, dass ihre experimentelle Nano-Impfung dies tut, indem sie ein Adapterprotein namens STING auslöst.

Co-Senior-Autor Zhijian J. Chen, Professor für Molekularbiologie an der UTSW, fasst zusammen, wie seine Nano-Impfung alle notwendigen Schritte durchführt:

"Damit Nanopartikel-Impfstoffe wirken können, müssen sie Antigene an geeignete Zellkompartimente innerhalb spezialisierter Immunzellen, so genannte Antigen-präsentierende Zellen, abgeben und die angeborene Immunität stimulieren. Unsere Nano-Impfung hat all diese Dinge getan."

Das Team testete die Nano-Impfung an einer Vielzahl von Mausmodellen für Krebs, einschließlich kolorektalem Krebs, Melanom und HPV-assoziierten Kopf-, Hals-, Zervix- und Anogenitalkarzinomen. Sie stellen fest, dass die Behandlung in fast allen Fällen zu einem langsameren Tumorwachstum und einer verlängerten Überlebenszeit führte.

Die Forscher arbeiten nun mit UTSW-Ärzten zusammen, um zu prüfen, wie die neue Nano-Impfung in der Klinik für eine Vielzahl von Krebsarten eingesetzt werden kann.

Sie glauben, dass es auch möglich ist, die Antitumorwirksamkeit der Behandlung durch Kombination mit anderen Immuntherapien, Strahlentherapie und Checkpoint-Inhibitoren zu erhöhen.

"Einzigartig an unserem Design ist die Einfachheit der Einzelpolymerzusammensetzung, die Tumorantigenen präzise Immunzellen zuführen und die angeborene Immunität stimulieren kann. Diese Maßnahmen führen zu einer sicheren und robusten Produktion von Tumor-spezifischen T-Zellen, die Krebszellen abtöten."

Prof. Jinming Gao

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