Vaccin reconfigurat HPV antrenează celulele T să vâneze cancerul
O modificare structurală minoră a transformat un vaccin HPV împotriva cancerului într-un luptător împotriva tumorilor mult mai puternic.
Data: 18 februarie 2026 Sursa: Northwestern University Rezumat: Cercetătorii de la Northwestern au demonstrat că, atunci când vine vorba de vaccinurile împotriva cancerului, aranjamentul poate fi la fel de important ca ingredientele. Prin repoziționarea unui mic fragment dintr-o proteină HPV pe un nanovaccin bazat pe ADN, echipa a consolidat dramatic atacul sistemului imunitar asupra tumorilor cauzate de HPV. Un design specific a încetinit creșterea tumorii, a prelungit supraviețuirea în modele animale și a declanșat mult mai multe celule T care ucid cancerul decât alte versiuni realizate cu exact aceleași componente.
POVESTEA COMPLETĂ
În ultimul deceniu, oamenii de știință de la Northwestern University au identificat o idee cheie despre modul în care funcționează vaccinurile. Ingredientele contează, dar modul în care sunt aranjate fizic aceste ingrediente poate influența dramatic performanța. După validarea acestui concept în mai multe studii, cercetătorii l-au aplicat vaccinurilor terapeutice împotriva cancerului care vizează tumorile cauzate de HPV.
În cea mai recentă lucrare a lor, au descoperit că simpla ajustare a orientării și poziției unei singure peptide care vizează cancerul a consolidat semnificativ capacitatea sistemului imunitar de a ataca tumorile.
Studiul a fost publicat pe 11 februarie în Science Advances.
Testarea unui vaccin cu acid nucleic sferic
Pentru a explora această idee, echipa a creat un vaccin construit dintr-un acid nucleic sferic (SNA), o structură ADN globulară care intră în mod natural în celulele imune și le activează. Apoi, au reorganizat în mod intenționat componentele din SNA în mai multe configurații diferite.
Fiecare versiune a fost evaluată în modele animale umanizate de cancer HPV-pozitiv și în probe tumorale prelevate de la pacienți cu cancer de cap și gât. O configurație a oferit în mod clar rezultate superioare. A redus creșterea tumorii, a prelungit supraviețuirea la animale și a generat un număr mai mare de celule T care ucid cancerul extrem de active.
Constatările arată că chiar și o mică modificare a modului în care sunt aranjate componentele vaccinului poate determina dacă un nanovaccin produce un răspuns imunitar limitat sau un efect puternic de distrugere a tumorii. Acest principiu stă la baza unui domeniu emergent cunoscut sub numele de „nanomedicina structurală”, un termen introdus de pionierul nanotehnologiei de la Northwestern, Chad A. Mirkin. Domeniul se concentrează pe SNA-uri, pe care Mirkin le-a inventat.
„Există mii de variabile în medicamentele mari și complexe care definesc vaccinurile”, a spus Mirkin, care a condus studiul. „Promisiunea nanomedicinei structurale este de a putea identifica din multitudinea de posibilități configurațiile care duc la cea mai mare eficacitate și la cea mai mică toxicitate. Cu alte cuvinte, putem construi medicamente mai bune de jos în sus.”
Mirkin este profesorul George B. Rathmann de chimie, inginerie chimică și biologică, inginerie biomedicală, știința și ingineria materialelor și medicină la Northwestern. El are numiri la Weinberg College of Arts and Sciences, McCormick School of Engineering și Northwestern University Feinberg School of Medicine. De asemenea, el conduce International Institute of Nanotechnology și este membru al Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center of Northwestern University. El a condus studiul împreună cu Dr. Jochen Lorch, profesor de medicină la Feinberg și directorul de oncologie medicală al Head and Neck Cancer Program de la Northwestern Medicine.
Depășirea abordării tradiționale de amestecare a vaccinurilor
Dezvoltarea convențională a vaccinurilor implică adesea combinarea ingredientelor cheie fără un control structural precis. În imunoterapia cancerului, moleculele derivate din tumoră numite antigeni sunt asociate cu compuși de stimulare imună cunoscuți sub numele de adjuvanți. Acestea sunt amestecate și administrate ca o singură formulare. Mirkin descrie acest lucru ca fiind „abordarea blenderului”, unde componentele nu au o organizare definită.
„Dacă te uiți la modul în care au evoluat medicamentele în ultimele decenii, am trecut de la molecule mici bine definite la medicamente mai complexe, dar mai puțin structurate”, a spus Mirkin. „Vaccinurile COVID-19 sunt un exemplu frumos - nu există două particule la fel. Deși foarte impresionante și extrem de utile, putem face mai bine și, pentru a crea cele mai eficiente vaccinuri împotriva cancerului, va trebui să facem acest lucru.”
Cercetările din laboratorul lui Mirkin arată că aranjarea antigenilor și a adjuvanților în structuri nanoscopice atent proiectate poate îmbunătăți semnificativ rezultatele. Când sunt configurate corect, aceleași ingrediente pot oferi efecte mai puternice cu o toxicitate mai scăzută în comparație cu amestecurile nestructurate.
Echipa a folosit deja această strategie de nanomedicină structurală pentru a proiecta vaccinuri SNA care vizează melanomul, cancerul de sân triplu negativ, cancerul de colon, cancerul de prostată și carcinomul cu celule Merkel. Acești candidați au arătat rezultate încurajatoare în studii preclinice, iar șapte medicamente pe bază de SNA au avansat în studii clinice umane pentru diverse boli. SNA-urile sunt, de asemenea, încorporate în peste 1.000 de produse comerciale.
Consolidarea răspunsului celulelor T CD8 împotriva cancerelor HPV
În noul studiu, cercetătorii s-au concentrat pe cancerele cauzate de papilomavirusul uman sau HPV. HPV este responsabil pentru majoritatea cancerelor de col uterin și un procent tot mai mare de cancere de cap și gât. În timp ce vaccinurile preventive HPV pot opri infecția, ele nu tratează cancerele care s-au dezvoltat deja.
Pentru a aborda această nevoie, echipa a creat vaccinuri terapeutice concepute pentru a activa celulele T CD8 „ucigașe”, cele mai puternice celule de luptă împotriva cancerului ale sistemului imunitar. Fiecare nanoparticulă a inclus un miez lipidic, ADN de activare imunitară și un fragment scurt dintr-o proteină HPV deja prezentă în celulele tumorale. Fiecare versiune a vaccinului conținea ingrediente identice. Singura variabilă a fost poziția și orientarea peptidei derivate din HPV, sau antigenul.
Cercetătorii au testat trei modele. Într-unul, peptida era ascunsă în interiorul nanoparticulei. În celelalte două, era afișată pe suprafață. Pentru versiunile de suprafață, peptida a fost atașată fie la N-terminus, fie la C-terminus, o diferență subtilă care poate influența modul în care celulele imune o recunosc și o procesează.
Versiunea care prezenta antigenul pe suprafață atașat prin N-terminus a produs cea mai puternică reacție imunitară. A declanșat de până la opt ori mai mult interferon-gamma, un semnal important anti-tumoral eliberat de celulele T ucigașe. Aceste celule T au fost substanțial mai eficiente în distrugerea celulelor canceroase HPV-pozitive. În modelele de șoarece umanizate, creșterea tumorii a încetinit considerabil. În probele tumorale de la pacienții cu cancer HPV-pozitiv, uciderea celulelor canceroase a crescut de două până la trei ori.
„Acest efect nu a venit din adăugarea de ingrediente noi sau creșterea dozei”, a spus Lorch. „A venit din prezentarea acelorași componente într-un mod mai inteligent. Sistemul imunitar este sensibil la geometria moleculelor. Prin optimizarea modului în care atașăm antigenul la SNA, celulele imune l-au procesat mai eficient.”
Redesignarea vaccinurilor împotriva cancerului cu precizie și AI
Mirkin intenționează acum să reexamineze candidații anteriori pentru vaccinuri care au arătat potențial, dar nu au reușit să genereze răspunsuri imunitare suficient de puternice la pacienți. Demonstrarea faptului că structura nanoscopica influențează direct potența imunitară, această cercetare oferă un cadru pentru îmbunătățirea vaccinurilor terapeutice împotriva cancerului folosind componente existente. Această strategie ar putea accelera dezvoltarea și reduce costurile.
De asemenea, anticipează că inteligența artificială va deveni un instrument important în proiectarea vaccinurilor. Sistemele de învățare automată ar putea analiza rapid un număr mare de combinații structurale pentru a identifica cele mai eficiente aranjamente.
„Această abordare este gata să schimbe modul în care formulăm vaccinurile”, a spus Mirkin. „Este posibil să fi ratat componentele vaccinului perfect acceptabile, pur și simplu pentru că se aflau în configurațiile greșite. Putem reveni la acelea și să le restructurăm și să le transformăm în medicamente puternice. Întregul concept de nanomedicină structurală este un tren major care bubuie pe șine. Am arătat că structura contează - în mod constant și fără excepție.”
Studiul, „E711-19 placement and orientation dictate CD8+ T cell response in structurally defined spherical nucleic acid vaccines”, a fost susținut de National Cancer Institute (numere de atribuire R01CA257926 și R01CA275430), Lefkofsky Family Foundation și Robert H. Lurie Comprehensive Cancer Center of Northwestern University.