Une nouvelle façon d’augmenter considérablement la puissance de presque tous les vaccins a été développée par des chercheurs de l’Institut global de nanotechnologie (IIN) de l’Université Northwestern. Les scientifiques ont utilisé la chimie et la nanotechnologie pour modifier l’emplacement structurel des adjuvants et des antigènes sur et dans un vaccin à l’échelle nanométrique, augmentant considérablement les performances du vaccin. L’antigène cible le système immunitaire et l’adjuvant est un stimulateur qui augmente l’efficacité de l’antigène.
Les scientifiques ont utilisé la chimie et la nanotechnologie pour modifier l’emplacement structurel des adjuvants et des antigènes sur et dans un vaccin à l’échelle nanométrique, augmentant considérablement les performances du vaccin. L’antigène cible le système immunitaire et l’adjuvant est un stimulateur qui augmente l’efficacité de l’antigène.
L’étude sera publiée le 30 janvier dans Character Biomedical Engineering.
“Le travail montre que la structure du vaccin et pas seulement les composants est un facteur critique pour déterminer l’efficacité du vaccin”, a déclaré le chercheur principal Chad A. Mirkin, directeur de l’IIN. “Où et remark nous positionnons les antigènes et l’adjuvant au sein d’une architecture one of a kind, cela adjust considérablement la façon dont le système immunitaire le reconnaît et le traite.
Mirkin est également professeur de chimie George B. Rathmann au Weinberg Faculty of Arts and Sciences et professeur de médecine à la Northwestern College Feinberg School of Medicine.
Ce nouvel accent mis sur la structure a le potentiel d’améliorer l’efficacité des vaccins anticancéreux conventionnels, qui n’ont pas bien fonctionné par le passé, a déclaré Mirkin.
L’équipe de Mirkin a étudié l’effet de la structure du vaccin dans le contexte de sept types de cancer différents à ce jour, y compris le most cancers du sein triple négatif, le cancer du col de l’utérus induit par le papillomavirus, le mélanome, le most cancers du côlon et le cancer de la prostate afin de déterminer l’architecture la as well as efficace pour traiter chacun maladie.
Les vaccins conventionnels adoptent une approche de mélangeur
Avec la plupart des vaccins conventionnels, l’antigène et l’adjuvant sont mélangés et injectés à un patient. Il n’y a aucun contrôle sur la construction du vaccin et, par conséquent, un contrôle limité sur le trafic et la transformation des composants du vaccin. Ainsi, il n’y a aucun contrôle sur l’efficacité du vaccin.
“Un défi avec les vaccins conventionnels est qu’à partir de ce méli-mélo mélangé, une cellule immunitaire peut capter 50 antigènes et un adjuvant ou un antigène et 50 adjuvants”, a déclaré l’auteur de l’étude et ancienne associée postdoctorale du Nord-Ouest, Michelle Teplensky, qui est maintenant assistante. professeur à l’université de Boston. “Mais il doit y avoir un rapport exceptional de chacun qui maximiserait l’efficacité du vaccin.”
Les vaccins développés grâce à la « vaccinologie rationnelle » offrent un dosage précis pour une efficacité maximale
Cette approche pour contrôler systématiquement les emplacements des antigènes et des adjuvants dans les architectures de vaccins modulaires a été créée par Mirkin, qui a inventé le terme de vaccinologie rationnelle pour la décrire. Il est basé sur le strategy que la présentation structurelle des composants du vaccin est aussi importante que les composants eux-mêmes dans la conduite de l’efficacité.
“Les vaccins développés grâce à la vaccinologie rationnelle délivrent la dose précise d’antigène et d’adjuvant à chaque cellule immunitaire, de sorte qu’ils sont tous également prêts à attaquer les cellules cancéreuses”, a déclaré Mirkin, qui est également membre du Robert H. Lurie Complete Cancer Centre of Northwestern Université. “Si vos cellules immunitaires sont des soldats, un vaccin traditionnel en laisse certaines sans armes notre vaccin les arme toutes d’une arme puissante pour tuer le most cancers. Quels “soldats” des cellules immunitaires voulez-vous attaquer vos cellules cancéreuses ?” Mirkin a demandé rhétoriquement.
Construire un (encore) meilleur vaccin
L’équipe a développé un vaccin contre le cancer qui a doublé le nombre de lymphocytes T spécifiques de l’antigène cancéreux et augmenté l’activation de ces cellules de 30 % en reconfigurant l’architecture du vaccin pour qu’il contienne plusieurs cibles afin d’aider le système immunitaire à trouver les cellules tumorales.
L’équipe a étudié les différences dans la façon dont deux antigènes ont été reconnus par le système immunitaire en fonction de leur placement – sur le noyau ou le périmètre – de la composition SNA. Pour un SNA avec un placement exceptional, ils pourraient augmenter la réponse immunitaire et la rapidité avec laquelle le nanovaccin a déclenché la manufacturing de cytokines (une protéine des cellules immunitaires) pour stimuler les cellules T attaquant les cellules cancéreuses. Les scientifiques ont également étudié comment les différents emplacements affectaient la capacité du système immunitaire à se memento de l’envahisseur et si la mémoire était à extended terme.
“Où et comment nous positionnons les antigènes et l’adjuvant au sein d’une architecture unique change considérablement la façon dont le système immunitaire le reconnaît et le traite”, a déclaré Mirkin.
La composition la plus puissante lance deux coups de poing pour déjouer la tumeur rusée et mutante
Les données de l’étude montrent que la fixation de deux antigènes différents à un SNA comprenant une coque d’adjuvant était l’approche la as well as puissante pour une structure de vaccin contre le cancer. Cela a conduit à une augmentation de 30% de l’activation des lymphocytes T spécifiques à l’antigène et a doublé le nombre de lymphocytes T proliférants par rapport à une construction dans laquelle les deux mêmes antigènes étaient attachés à deux SNA distincts.
Ces nanostructures de SNA modifiées ont bloqué la croissance tumorale dans plusieurs modèles animaux.
“C’est remarquable”, a déclaré Mirkin. “Lorsque vous modifiez le placement des antigènes dans deux vaccins qui sont presque identiques d’un place de vue compositionnel, le bénéfice du traitement contre les tumeurs est radicalement modifié. Un vaccin est puissant et utile, tandis que l’autre est beaucoup moins efficace.”
De nombreux vaccins anticancéreux actuels sont conçus pour activer principalement les lymphocytes T cytotoxiques, une seule défense contre une cellule cancéreuse. Parce que les cellules tumorales sont toujours en mutation, elles peuvent facilement échapper à cette surveillance des cellules immunitaires, rendant rapidement le vaccin inefficace. Les odds sont plus élevées que la cellule T reconnaisse une cellule cancéreuse en mutation si elle a in addition de moyens – plusieurs antigènes – pour la reconnaître.
Un autre avantage de l’approche de vaccinologie rationnelle, en particulier lorsqu’elle est utilisée avec une nanostructure comme un SNA, est qu’il est facile de modifier la composition d’un vaccin pour s’attaquer à un sort de maladie différent. Mirkin a déclaré qu’ils échangeaient simplement un peptide, un extrait d’une protéine cancéreuse avec une poignée chimique qui “se clipse” sur la construction, un peu comme l’ajout d’un nouveau charme à un bracelet.
La voie vers le vaccin le moreover efficace pour tout variety de most cancers
“L’importance collective de ce travail est qu’il jette les bases du développement des formes de vaccins les as well as efficaces pour presque tous les types de cancer”, a déclaré Teplensky. “Il s’agit de redéfinir la façon dont nous développons des vaccins à tous les niveaux, y compris ceux contre les maladies infectieuses.”
Dans un posting publié précédemment, Mirkin, Teplensky et leurs collègues ont démontré l’importance de la composition du vaccin pour le COVID-19 en créant des vaccins qui présentaient une immunité protectrice chez 100 % des animaux contre une an infection virale mortelle.
“De petits changements dans le placement de l’antigène sur un vaccin augmentent considérablement la conversation de cellule à cellule, la diaphonie et la synergie cellulaire”, a déclaré Mirkin. “Les développements réalisés dans ce travail ouvrent la voie pour repenser la conception des vaccins contre le most cancers et d’autres maladies dans leur ensemble.”
Doctorat du Nord-Ouest. Le candidat Michael Evangelopoulos est également l’auteur de l’article intitulé “Vaccins contre le cancer à acides nucléiques sphériques multi-antigènes”.
Fondée en 2000 en tant qu’organisation faîtière pour fusionner et favoriser les initiatives en nanotechnologie, l’IIN représente et rassemble in addition d’un milliard de dollars dans la recherche sur les nanotechnologies, les programmes éducatifs et les infrastructures de soutien.
Cette étude est basée sur des travaux soutenus par le Polsky Urologic Cancer Institute du Robert H. Lurie Thorough Cancer Middle de l’Université Northwestern du Northwestern Memorial Medical center, Edward Bachrach et le National Cancer Institute des National Institutes of Health and fitness (R01CA208783, R01CA257926 et P50CA221747 ). Teplensky a également reçu le soutien du prix du programme de formation en nanotechnologie du cancer de l’Université Northwestern (T32CA186897). Evangelopoulos a été partiellement soutenu par la bourse Dr John N. Nicholson et la Fondation d’intérêt general public Alexander S. Onassis.