Quando si tratta dell'efficacia dei vaccini nanoterapeutici, la forma conta.

Un team della Northwestern University ha studiato una serie di acidi nucleici sferici (SNA) per il loro potenziale di stimolare le risposte immunitarie antitumorali. Dopo aver confrontato una serie di vaccini compositivamente identici ma strutturalmente diversi testandoli su più modelli animali, i ricercatori hanno scoperto che la struttura degli SNA in un vaccino ha notevolmente superato gli altri, che variava da inefficace a quasi curativo.

I vaccini con la struttura superiore hanno eliminato completamente i tumori nel 30% degli animali e hanno migliorato la loro sopravvivenza globale dal cancro. Il vaccino ha anche protetto gli animali dal riemergere di tumori.

"Questa osservazione mostra l'importanza della struttura chimica e della presentazione tridimensionale dei componenti attivi nella progettazione dei vaccini, " ha detto Chad A. Mirkin della Northwestern, che ha co-diretto lo studio. "Queste informazioni ci aiuteranno a progettare razionalmente vaccini SNA che possono aumentare le risposte immunitarie antitumorali più forti possibili. Avere una strategia di progettazione chiara accelererà anche lo sviluppo di vaccini per molti tipi di cancro e potenzialmente altre malattie".

Lo studio sarà pubblicato online durante la settimana del 6 maggio nel Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze .

Mirkin è il professore di chimica George B. Rathmann al Weinberg College of Arts and Sciences della Northwestern e direttore dell'International Institute for Nanotechnology. Ha co-diretto lo studio con Bin Zhang, professore di medicina e microbiologia-immunologia presso la Northwestern University Feinberg School of Medicine, e Andrew Lee, professore assistente di ricerca di ingegneria chimica e biologica presso la McCormick School of Engineering della Northwestern.

Le immunoterapie contro il cancro stimolano artificialmente il sistema immunitario del paziente a trovare e attaccare la malattia. Finora, nuove immunoterapie, chiamati inibitori del checkpoint, agiscono sbloccando le risposte immunitarie che vengono soppresse dai tumori. Ma sono efficaci solo in alcuni tipi di cancro e in una frazione di pazienti.

"Un altro approccio potenzialmente più potente è quello di aumentare e potenziare le risposte immunitarie con vaccini terapeutici, " Lee ha detto. "Questo approccio, però, ha bisogno di scoperte nella progettazione del vaccino per sbloccare il suo potenziale nel trattamento del cancro in clinica".

Lo sviluppo degli SNA potrebbe essere la svolta che le persone stavano aspettando. Inventato da Mirkin, Gli SNA sono forme sintetiche globulari, piuttosto che lineari, di DNA e RNA che circondano un nucleo di nanoparticelle. Circa 50 nanometri di diametro, le minuscole strutture possiedono la capacità di entrare nelle cellule, comprese le cellule immunitarie, per un trattamento mirato.

Nello studio, il team della Northwestern ha confrontato gli SNA che hanno strutture diverse ma gli stessi peptidi, DNA e altri componenti generali. Tutti i vaccini includevano un antigene (una sostanza riconosciuta e bersagliata da una risposta immunitaria) e un adiuvante (una sostanza che potenzia la risposta immunitaria dell'organismo all'antigene). In questo caso, il DNA è l'adiuvante, e il peptide è l'antigene.

L'unica cosa che cambiava in ogni vaccino era la posizione dell'antigene peptidico, che era ospitato nel nucleo della SNA, intervallati dal DNA o attaccati al DNA. Questi cambiamenti hanno portato a grandi differenze nel modo in cui il sistema immunitario ha riconosciuto ed elaborato i segnali molecolari, influenzando infine la qualità della risposta immunitaria generata dal vaccino. Nello studio, l'antigene peptidico inframmezzato con il DNA ha funzionato meglio.

"Lo studio mostra che gli SNA e la nostra capacità di affinare le strutture degli SNA possono migliorare notevolmente le risposte immunitarie antitumorali, " Zhang ha detto. "Questo mostra la promessa nella nostra capacità di migliorare le prestazioni dei vaccini e alla fine usarli nella cura del paziente".