- MIT พัฒนาไวรัสที่ไม่เป็นอันตรายเป็นแพลตฟอร์มการส่งวัคซีนมะเร็ง
- การปรับความเข้มข้นของแอนติเจนสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันของวัคซีน
- M13 ไวรัสสามารถทำหน้าที่เป็นวัคซีนเสริมเพื่อเพิ่มการตอบสนองทางภูมิคุ้มกัน
- แพลตฟอร์มนี้สามารถออกแบบวัคซีนเฉพาะบุคคลสำหรับเนื้องอกที่แตกต่างกัน
นักวิจัยจาก Massachusetts Institute of Technology (MIT) ได้ทำการวิศวกรรมไวรัสที่ไม่เป็นอันตรายให้กลายเป็นแพลตฟอร์มการส่งมอบในระดับนาโน เพื่อสนับสนุนการพัฒนาวัคซีนมะเร็งเฉพาะบุคคล โดยการควบคุมความหนาแน่นของโปรตีนเป้าหมายมะเร็งที่แสดงบนไวรัส ทีมงานได้พัฒนาวัคซีนที่ลดการพัฒนาของเนื้องอกในหนูทดลองอย่างมีนัยสำคัญ แพลตฟอร์มนี้ใช้ไวรัสที่เรียกว่า M13 ซึ่งเป็นไวรัสที่ติดเชื้อแบคทีเรียแต่ไม่เป็นอันตรายต่อมนุษย์ มันสร้างโครงสร้างยาวที่เรียกว่าเส้นใยนาโน ซึ่งสามารถคลุมแอนติเจนที่ช่วยให้ระบบภูมิคุ้มกันสามารถระบุโปรตีนเป้าหมายเฉพาะได้
นักวิจัยพบว่าการปรับความเข้มข้นของแอนติเจนบนโครงสร้างไวรัสสามารถเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพของวัคซีนในการกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกัน ซึ่งอาจช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถปรับแต่งอนุภาคตามเนื้องอกของผู้ป่วยแต่ละรายได้
การศึกษานี้นำโดยนักวิจัยจาก Koch Institute for Integrative Cancer Research ที่ MIT โดยมีศาสตราจารย์ Angela Belcher แห่งวิศวกรรมชีวภาพและวิทยาศาสตร์วัสดุเป็นผู้เขียนหลัก และนักวิทยาศาสตร์วิจัย Shengnan Huang เป็นผู้รับผิดชอบในการดำเนินการศึกษา
การปรับแอนติเจนเพื่อเพิ่มการตอบสนองทางภูมิคุ้มกัน
ไวรัส M13 ประกอบด้วย DNA เส้นเดียวและเปลือกโปรตีนรอบๆ (หรือที่เรียกว่าโปรตีนเปลือก) นักวิจัยได้ทำการปรับแต่งโปรตีนเปลือกที่เรียกว่า pVIII โดยการรวมคำสั่งทางพันธุกรรมที่เหมาะสมเข้าไปในไวรัส เพื่อให้แอนติเจนมะเร็งติดอยู่ที่พื้นผิวของมัน อย่างไรก็ตาม การควบคุมจำนวนโปรตีนที่พกพาแอนติเจนบนโครงสร้างไวรัสเป็นสิ่งสำคัญ นักวิจัยพบว่าการเพิ่มกรดอะมิโนที่มีประจุลบหนึ่งหรือสองตัวลงในโปรตีน pVIII สามารถเพิ่มความหนาแน่นของแอนติเจนได้ พวกเขายังสามารถปรับแต่งปริมาณแอนติเจนเพิ่มเติมได้โดยการแนะนำการกลายพันธุ์ของยีน ซึ่งสามารถชะลอการผลิตแอนติเจนได้
ด้วยเทคนิคเหล่านี้ ทีมงานได้ผลิตอนุภาคที่แสดงแอนติเจนโมเดล SIINFEKL โดยความหนาแน่นของแอนติเจนอยู่ในช่วง 6% ถึง 70% ในการทดลองกับหนู วัคซีนที่มีความหนาแน่นของแอนติเจน 35% ให้การปกป้องที่ดีกว่าวัคซีนที่มีความหนาแน่น 6% เมื่อหนูที่ได้รับวัคซีนที่มีความหนาแน่นสูงถูกสัมผัสกับเซลล์มะเร็งเมลานินที่มีแอนติเจนเดียวกัน โอกาสในการพัฒนาเนื้องอกของหนูเหล่านั้นต่ำกว่า และพวกเขายังสร้าง T เซลล์ที่ตอบสนองต่อโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับมะเร็งมากขึ้น
นักวิจัยพบว่าดูเหมือนว่าเซลล์เดนไดรติกซึ่งช่วยกระตุ้น T เซลล์มีแนวโน้มที่จะนำอนุภาคที่แสดงความหนาแน่นของแอนติเจนสูงไปมากกว่า ทีมยังได้ทดสอบแพลตฟอร์มนี้โดยใช้ ADPGK ซึ่งเป็นนีโอแอนติเจนที่เฉพาะเจาะจงในเนื้องอกลำไส้ใหญ่ในโมเดลหนู นีโอแอนติเจนคือโปรตีนที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของเซลล์มะเร็ง ซึ่งช่วยให้ระบบภูมิคุ้มกันแยกแยะระหว่างเนื้องอกกับเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดี หนูที่ได้รับวัคซีนที่มีความหนาแน่นสูงมีโอกาสพัฒนาเนื้องอกในลำไส้ใหญ่ลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งบ่งชี้ว่าแพลตฟอร์มนี้สามารถปรับแต่งเพื่อตอบสนองต่อโปรตีนเฉพาะมะเร็งที่แตกต่างกันได้
คุณสมบัติของวัคซีนเสริมจากไวรัส M13
อีกหนึ่งคุณสมบัติของระบบนี้คือไวรัส M13 สามารถทำหน้าที่เป็นวัคซีนเสริมของตัวเอง ซึ่งเป็นสารที่ช่วยเพิ่มการตอบสนองทางภูมิคุ้มกัน DNA เส้นเดียวของมันกระตุ้นเส้นทางที่เรียกว่า TLR9 ซึ่งช่วยกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกันโดยกำเนิดของร่างกาย โดยการปรับเปลี่ยนลำดับพันธุกรรมของไวรัส นักวิจัยยังสามารถควบคุมกิจกรรมของวัคซีนเสริมนี้ได้ ซึ่งอาจช่วยลดความจำเป็นในการเพิ่มส่วนประกอบกระตุ้นภูมิคุ้มกันแยกต่างหากในวัคซีน
การออกแบบโมดูลาร์สนับสนุนวัคซีนเฉพาะบุคคล
การออกแบบโมดูลาร์ของแพลตฟอร์มนี้หมายความว่านักวิจัยสามารถแทนที่แอนติเจนหนึ่งด้วยแอนติเจนอื่นเพื่อมุ่งเป้าไปที่เนื้องอกประเภทต่างๆ ซึ่งอาจสนับสนุนวัคซีนที่มุ่งเป้าไปที่ลักษณะโมเลกุลเฉพาะของมะเร็งในผู้ป่วยแต่ละราย การค้นพบเหล่านี้สร้างขึ้นจากการศึกษาก่อนหน้านี้ของทีมที่สำรวจการใช้วัคซีนนาโนที่อิงจาก M13 ในการรักษาเนื้องอกที่เกิดขึ้นในหนู อย่างไรก็ตาม ในการศึกษาล่าสุดนี้ นักวิจัยได้ทดสอบความสามารถของวัคซีนในการป้องกันการพัฒนาเนื้องอกเป็นหลัก วิธีการนี้ยังอยู่ในระยะการวิจัยก่อนคลินิก และต้องการการศึกษาเพิ่มเติมในอนาคตเพื่อยืนยันว่ามันสามารถรักษามะเร็งที่ได้รับการวินิจฉัยอย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพหรือไม่ รวมถึงผลลัพธ์จะสามารถนำไปใช้ในมนุษย์ได้หรือไม่
การศึกษานี้เผยแพร่ในวารสาร Advanced Healthcare Materials
อนาคตและความท้าทายของวัคซีนมะเร็งเฉพาะบุคคล
การศึกษานี้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการพัฒนาวัคซีนมะเร็งเฉพาะบุคคลโดยใช้แพลตฟอร์มไวรัสที่ไม่เป็นอันตราย โดยการปรับความเข้มข้นของแอนติเจน นักวิจัยสามารถเพิ่มการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันของวัคซีน ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการมุ่งเป้าไปที่ลักษณะของเนื้องอกในผู้ป่วยที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ คุณสมบัติของไวรัส M13 ในการทำหน้าที่เป็นวัคซีนเสริมของตัวเองอาจทำให้กระบวนการออกแบบวัคซีนง่ายขึ้น ลดการพึ่งพาส่วนประกอบกระตุ้นภูมิคุ้มกันจากภายนอก อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้ยังอยู่ในระยะการวิจัยก่อนคลินิก และต้องมีการสำรวจเพิ่มเติมเกี่ยวกับความปลอดภัยและประสิทธิภาพในการใช้งานทางคลินิกในอนาคต