Для борьбы с раком исследователи все чаще используют вакцины, которые стимулируют иммунную систему для выявления и уничтожения опухолевых клеток. Однако желаемый иммунный ответ не всегда гарантируется. Чтобы усилить эффективность вакцин на иммунную систему - и особенно на Т-лимфоциты, специализирующиеся в обнаружении раковых клеток - исследователи из университетов Женевы (UNIGE), Фрайбурга (UNIFR) и Мюнхена, в сотрудничестве с немецкой компанией AMSilk разработали микрокапсулы из паутины, способные доставлять вакцину непосредственно в сердце иммунных клеток. Этот процесс, опубликованный в журнале Biomaterials, может также применяться к профилактическим вакцинам для защиты от инфекционных заболеваний и представляет собой важный шаг на пути к стабильным, простым в использовании вакцинам и устойчивым к самым экстремальным условиям хранения.
Наша иммунная система в значительной степени основана на двух типах клеток: В-лимфоцитах, которые продуцируют антитела, необходимые для защиты от различных инфекций и Т-лимфоцитов. В случае рака и некоторых инфекционных заболеваний, таких как туберкулез, необходимо стимулировать Т-лимфоциты. Однако их механизм активации более сложный, чем у B-лимфоцитов: для запуска ответа необходимо использовать пептид - небольшую часть белка, которая, если вводится сама по себе, быстро отторгается организмом, даже не достигнув своей цели.
«Для разработки иммунотерапевтических препаратов, эффективных против рака, важно создать значительный ответ Т-лимфоцитов», - говорит профессор Кэрол Буркин, специалист по противоопухолевым иммунотерапиям на факультетах медицины и науки УНИГЕ, который руководил этой работой. «Поскольку действующие вакцины имеют ограниченные действия только на Т-клетки, крайне важно разработать другие процедуры вакцинации, чтобы преодолеть эту проблему».
Практически нерушимая капсула
Ученые использовали синтетические биополимеры из паутины, что является легким, биосовместимым, нетоксичным материалом, который не разрушается от света и тепла. «Мы воссоздали этот специальный паучий шелк в лаборатории, чтобы вставить пептид с характеристиками вакцины», - объясняет Томас Шейбель, мировой специалист по паутинному шелку из Университета Байройта, который участвовал в исследовании. «Полученные белковые цепи затем высушивают для образования инъецируемых микрочастиц».
Шелковые микрочастицы образуют транспортную капсулу, которая защищает вакцинный пептид от быстрого разрушения в организме и доставляет пептид в центр клеток лимфатических узлов, тем самым значительно увеличивая иммунные ответы Т-лимфоцитов. «Наше исследование доказало обоснованность нашей техники», - говорит Кэрол Буркин. «Мы продемонстрировали эффективность новой стратегии вакцинации, которая является чрезвычайно стабильной, простой в изготовлении и легко настраиваемой».
К новой модели вакцины
Частицы синтетического шелка-биополимера демонстрируют высокую устойчивость к теплу, выдерживая более 100 ° C в течение нескольких часов без повреждений. Неоспоримое преимущество, особенно в развивающихся странах, где одной из больших трудностей является сохранение вакцин. Однако одним из ограничений этого процесса является размер микрочастиц: в то время как концепция в принципе применима к любому пептиду, которые все достаточно малы для включения в протеины шелка, необходимы дальнейшие исследования, чтобы выяснить, является ли это также возможным для включения более крупных антигенов, используемых в стандартных вакцинах, особенно против вирусных заболеваний.