ДНК-вакцина предотвращает развитие меланомы у мышей

Ученые из США разработали ДНК-вакцину, активирующую Т-киллеры и подавляющую рост клеток меланомы у мышей. Вакцина кодирует специально сконструированный белок, который самостоятельно собирается в иммуногенные наночастицы.

Изображение:

Авторы работы, доктора доктора. Дэвид Вайнер и Дэн Кулп 

Credit:

Вистаровский институт

Цитотоксические Т-лимфоциты (CD8+ лимфоциты, Т-киллеры) играют ключевую роль в противоопухолевом иммунитете благодаря своей способности специфически убивать злокачественные клетки. Противораковая вакцинация, направленная на активацию CD8 Т-клеток, в настоящее время осуществляется или с помощью вирусных векторов, кодирующих антиген раковых клеток, или с помощью дендритных клеток, которые извлекают из организма, загружают антигенами и вводят обратно. Оба этих подхода показывают довольно низкую эффективность, а вакцины на основе дендритных клеток еще и сложны в производстве. Ученые из Вистаровского института разработали ДНК-вакцину, которая при введении методом электропорации стабильно активирует CD8+ Т-клеток и увеличивает продолжительность жизни мышей с меланомой.

Авторы разработали DL-нановакцины (DNA‐launched nanoparticles), которые инициируют сборку иммуногенных наночастиц в организме. Подопытному животному или пациенту вводят ДНК-конструкцию (плазмиду), кодирующую белок, который, во-первых, обладает иммуногенными свойствами, а во-вторых, способен к самосборке — молекулы этого белка объединяются в шарик, напоминающий вирусную частицу. Такие наночастицы вызывают более сильный иммунный ответ, чем мономеры того же белка.

Чтобы вызвать экспрессию белка в организме, необходимо сконструировать ген, ответственный за синтез белка-антигена, встроить его в плазмиду, наработать ее в бактериальной культуре и затем ввести животному. Авторы работы использовали внутримышечное введение с последующей электропорацией (электропорация — создание пор в клеточной мембране под действием электрического поля, что позволяет ДНК войти внутрь клетки).

Ранее исследователи проверили свою концепцию на антигенах ВИЧ и гриппа. Они ввели мышам DL-нановакцины, запускающие сборку 60-меров — наночастиц из 60 молекул белка, и наблюдали иммунный ответ. В одном случае это был известный ВИЧ-иммуноген, eOD-GT8-60-мер, в другом — аналогичная конструкция с антигеном гриппа, HA(NC99)-60-мер.

В новой работе сначала сравнили эти же две DL-нановакцины, против ВИЧ и гриппа, и пептидные нановакцины аналогичного действия. Все вакцины вызывали активацию CD4+ Т-клеток (Т-хелперов), однако только ДНК-вакцины активировали CD8+ Т-клеток.

Введение вакцин с использованием электропорации усиливало гуморальный ответ во всех случаях и повышало уровень активации CD8+ Т-клеток при использовании ДНК-вакцин. Было показано, что электропорация вызывает апоптоз клеток и развитие воспаления в месте введения, куда стягиваются макрофаги. Для исследования роли макрофагов в иммунном ответе ДНК-вакцину вводили мышам, у которых популяция макрофагов была искусственно снижена. У таких мышей иммунный ответ значительно уменьшался.

Для проверки эффективности ДНК-вакцин при борьбе с меланомой были изготовлены вакцины DLnano_LS_Trp2188 и DLnano_LS_Gp10025 Они кодировали, соответственно, антигены Trp2188 и Gp10025 , также способные собираться в 60-меры.

При введении этих вакцин мышам с меланомой активация CD8+ Т-клеток наблюдалась только при использовании ДНК-вакцин, но не при ингибировании контрольных точек и не при введении белковой вакцины. Только ДНК-вакцины вызывали подавление роста опухоли и значительно повышали продолжительности жизни мышей.

ДНК-вакцины показывали и профилактическую эффективность. Введение ДНК-вакцин перед инокуляцией меланомы полностью предотвращало развитие опухоли в 80% случаев, в то время как у всех мышей, которым вводили «пустой» pVAX вектор или белковую вакцину, развитие опухоли приводило к смерти.

В целом, исследование показывает потенциал ДНК-вакцин в борьбе с широким спектром заболеваний, а также эффективность электропорации как способа доставки. «Одно из преимуществ технологий синтетических ДНК — многофункциональность. DL-нановакцины могут быть нацелены на различные виды рака, и наше исследование показывает, что это многообещающая стратегия для иммунотерапии, которую стоит тестировать дальше» — сказал первый автор исследования Цзыян Сюй.

Источники

Ziyang Xu et al. // A DNA-launched nanoparticle vaccine elicits CD8+ T-cell immunity to promote in vivo tumor control // Cancer Immunology Research, 2020; DOI: 10.1158/2326-6066.CIR-20-0061

Цитата по пресс-релизу

Добавить в избранное

Вам будет интересно