Исследователи обнаружили, что точно сконструированная вакцина против ВПЧ значительно повышает способность иммунной системы уничтожать раковые клетки, не добавляя новые компоненты, а перестраивая существующие на наноуровне. Результаты, опубликованные 11 февраля в журнале Science Advances, демонстрируют, что даже незначительные структурные корректировки могут превратить слабый иммунный ответ в мощный противоопухолевый эффект. Этот прорыв подчеркивает развивающуюся область «структурной наномедицины», разработанной Чадом А. Миркиным из Северо-Западного университета, где расположение ингредиентов вакцины так же критично, как и сами ингредиенты.
Сила расположения: за пределами «подхода блендера»
Традиционная разработка вакцин полагается на смешивание антигенов (молекул, полученных из опухоли) с адъювантами (иммуностимуляторами) — метод, который Миркин описывает как «подход блендера». Хотя этот метод эффективен, ему не хватает точного контроля над тем, как иммунная система обрабатывает вакцину. Новое исследование переворачивает эту парадигму, показывая, что организация этих же ингредиентов в тщательно разработанную наноструктуру дает превосходные результаты.
Команда сконструировала сферическую нуклеиновую вакцину (SNA) — глобулярную ДНК-структуру, проникающую в иммунные клетки, — и систематически протестировала различные конфигурации ее компонентов. В гуманизированных моделях животных с ВПЧ-позитивным раком и образцах опухолей пациентов одна конфигурация оказалась выдающейся: представление пептида, полученного из ВПЧ, на поверхности SNA, закрепленного его N-концом, вызывало увеличение выработки интерферона-гамма, ключевого противоопухолевого сигнала, в восемь раз. Эта конфигурация привела к значительно более сильной активации CD8 «клеток-убийц», самых мощных борцов с раком в иммунной системе, и замедлила рост опухолей у мышей.
Структурная наномедицина: новая эра разработки вакцин
Речь идет не только о ВПЧ. Лаборатория Миркина уже применила этот подход структурной наномедицины к вакцинам против меланомы, рака молочной железы, колоректального рака, рака предстательной железы и мелкоклеточного рака Меркеля, несколько кандидатов проходят клинические испытания на людях. Основной принцип прост: структура имеет значение. Одни и те же ингредиенты, при правильной организации, могут давать более сильный эффект с меньшей токсичностью.
«Этот эффект возник не из-за добавления новых ингредиентов или увеличения дозы», — сказал доктор Йохен Лорх, соруководитель исследования. «Он возник из-за более умного представления одних и тех же компонентов. Иммунная система чувствительна к геометрии молекул».
Будущие перспективы: ИИ и повторное использование существующих кандидатов
Миркин предполагает использование искусственного интеллекта для ускорения разработки вакцин, быстрого анализа бесчисленных структурных комбинаций для выявления наиболее эффективных расположений. Этот подход также может вдохнуть новую жизнь в предыдущие кандидаты в вакцины, которые показали перспективность, но не достигли цели, просто оптимизируя их наноструктуру. Область быстро развивается: более 1000 коммерческих продуктов уже включают технологию SNA.
«Мы могли пройти мимо вполне приемлемых компонентов вакцины просто потому, что они были в неправильной конфигурации», — заявил Миркин. «Мы можем вернуться к ним, реструктурировать и превратить их в мощные лекарства».
Это исследование знаменует собой фундаментальный сдвиг в том, как разрабатываются вакцины, от грубого смешивания к точному нанопроектированию. Последствия выходят за рамки ВПЧ, предлагая мощный новый инструмент в борьбе с раком и другими заболеваниями.
