Vědci zjistili, že precizně vytvořená HPV vakcína výrazně zlepšuje schopnost imunitního systému ničit rakovinné buňky bez přidávání nových složek, ale přeskupováním těch stávajících v nanoměřítku. Výsledky publikované 11. února v časopise Science Advances ukazují, že i drobné strukturální úpravy mohou proměnit slabou imunitní odpověď na silný protinádorový účinek. Tento průlom zdůrazňuje vznikající oblast „strukturální nanomedicíny“, kterou vyvinul Chad A. Mirkin z Northwestern University, kde je uspořádání složek vakcíny stejně důležité jako složky samotné.
Síla polohy: nad rámec „přístupu mixéru“
Tradiční vývoj vakcín se opírá o míchání antigenů (molekuly odvozené z nádoru) s adjuvans (imunostimulancia), což je metoda, kterou Mirkin popisuje jako „směšovací přístup“. I když je tato metoda účinná, chybí jí přesná kontrola nad tím, jak imunitní systém vakcínu zpracuje. Nový výzkum obrací toto paradigma a ukazuje, že uspořádání stejných složek do pečlivě navržené nanostruktury přináší vynikající výsledky.
Tým navrhl vakcínu sférické nukleové kyseliny (SNA) – globulární strukturu DNA, která proniká do imunitních buněk – a systematicky testoval různé konfigurace jejích složek. V humanizovaných zvířecích modelech HPV-pozitivních vzorků rakoviny a pacientských nádorů se jedna konfigurace ukázala jako vynikající: Prezentace peptidu odvozeného od HPV na povrchu SNA ukotveného jeho N-koncem způsobila osminásobné zvýšení produkce interferonu-gama, klíčového protinádorového signálu. Tato konfigurace vedla k výrazně silnější aktivaci „zabíječských buněk“ CD8, nejsilnějších bojovníků proti rakovině imunitního systému, a zpomalila růst nádorů u myší.
Strukturální nanomedicína: nová éra vývoje vakcín
Nejde jen o HPV. Mirkinova laboratoř již tento přístup strukturní nanomedicíny aplikovala na vakcíny proti melanomu, rakovině prsu, kolorektálnímu karcinomu, rakovině prostaty a malobuněčnému karcinomu z Merkelových buněk s několika kandidáty v klinických studiích na lidech. Základní princip je jednoduchý: na struktuře záleží. Stejné složky, pokud jsou správně uspořádány, mohou produkovat silnější účinky s menší toxicitou.
“Tento účinek nebyl způsoben přidáním nových přísad nebo zvýšením dávky,” řekl Dr. Jochen Lorch, spoluvedoucí výzkumník studie. “Vzniklo to chytřejším znázorněním stejných složek. Imunitní systém je citlivý na molekulární geometrii.”
Budoucí vyhlídky: AI a opětovné použití stávajících kandidátů
Mirkin si představuje využití umělé inteligence k urychlení vývoje vakcín a rychlé analyzování bezpočtu strukturálních kombinací k identifikaci nejúčinnějších uspořádání. Tento přístup by také mohl vdechnout nový život předchozím kandidátům na vakcínu, kteří byli slibní, ale nedosáhli jednoduše optimalizací své nanostruktury. Tato oblast rychle roste, s více než 1 000 komerčními produkty, které již obsahují technologii SNA.
“Mohli jsme vynechat dokonale přijatelné složky vakcíny jednoduše proto, že byly ve špatné konfiguraci,” řekl Mirkin. “Můžeme se k nim vrátit, restrukturalizovat je a přeměnit je na silné drogy.”
Tento výzkum znamená zásadní posun ve způsobu vývoje vakcín, od hrubého míchání k přesnému nanoinženýrství. Důsledky přesahují HPV a nabízejí nový mocný nástroj v boji proti rakovině a dalším nemocem.
