西北大学最新研究：改变癌症疫苗的设计和制造方式-肿瘤头条

西北大学国际纳米技术研究所（IIN）的研究人员开发了一种显著提高几乎所有疫苗效力的新方法。科学家们利用化学和纳米技术改变了佐剂和抗原在纳米级疫苗上和内部的结构位置，大大提高了疫苗的性能。抗原靶向免疫系统，佐剂是一种刺激剂，可以提高抗原的效力。

科学家们利用化学和纳米技术改变了佐剂和抗原在纳米级疫苗上和内部的结构位置，大大提高了疫苗的性能。抗原靶向免疫系统，佐剂是一种刺激剂，可以提高抗原的效力。
这项研究将于1月30日发表在《自然生物医学工程》杂志上。

IIN主任、首席研究员Chad a.Mirkin表示：“这项研究表明，疫苗结构而不仅仅是成分是决定疫苗效力的关键因素。”。“我们将抗原和佐剂定位在单一结构中的位置和方式显著改变了免疫系统识别和处理抗原和佐剂的方式。

米尔金同时也是温伯格文理学院乔治·B·拉赫曼化学教授和西北大学范伯格医学院医学教授。

米尔金说，这种对结构的新的高度重视有可能提高传统癌症疫苗的效力，而传统癌症疫苗在历史上并不奏效。

米尔金的团队研究了疫苗结构对七种不同类型癌症（包括三阴性乳腺癌症、乳头瘤病毒诱导的宫颈癌症、黑色素瘤、结肠癌和前列腺癌症）的影响，以确定治疗每种疾病的最有效结构。

传统疫苗采用混合方法

对于大多数常规疫苗，抗原和佐剂混合并注射到患者体内。对疫苗结构没有控制，因此对疫苗成分的贩运和加工控制有限。因此，无法控制疫苗的效果。

研究作者、前西北大学博士后助理米歇尔·特普连斯基（Michelle Teplensky）表示：“传统疫苗面临的挑战是，从混合的混合疫苗中，免疫细胞可能会提取50种抗原和一种佐剂，或一种抗原和50种佐剂。”。“但每种疫苗都必须有一个最佳比例，以使疫苗的有效性最大化。”

进入SNA（球形核酸），这是由米尔金发明和开发的结构平台，用于这类新型模块化疫苗。SNA使科学家能够精确地确定有多少抗原和佐剂被输送到细胞中。SNA还使科学家能够定制这些疫苗成分的呈现方式和处理速度。这种结构上的考虑因素对疫苗的有效性有很大影响，但在传统方法中却被忽视了。

通过“合理疫苗学”开发的疫苗提供精确的剂量以获得最大效力

这种系统地控制模块化疫苗体系结构中的抗原和佐剂位置的方法是由Mirkin创建的，他创造了理性疫苗学这个术语来描述它。它基于这样一个概念，即疫苗组分的结构呈现与组分本身一样重要。驾驶功效。

Mirkin说：“通过合理的疫苗学开发的疫苗为每个免疫细胞提供了精确剂量的抗原和佐剂，因此它们都同样可以攻击癌细胞，”同时也是Robert H.Lurie综合癌症中心成员之一西北大学。“如果你的免疫细胞是士兵，传统的疫苗会留下一些手足徐动；我们的疫苗都为他们提供了杀死癌症的有力武器。你想用哪种免疫细胞'士兵'攻击你的癌细胞？”。

建立一种（甚至）更好的疫苗

该团队开发了一种癌症疫苗，通过重新配置疫苗结构以包含多个靶标以帮助免疫系统发现肿瘤细胞，癌症抗原特异性T细胞的数量增加了一倍，并使这些细胞的活化增加了30%。

该研究小组调查了免疫系统识别两种抗原的程度的差异，这取决于它们在SNA结构的核心或周边上的位置。对于具有最佳位置的SNA，它们可以增加免疫应答以及纳米疫苗触发细胞因子（免疫细胞蛋白）产生以促进T细胞攻击癌细胞的速度。科学家们还研究了不同的位置如何影响免疫系统记忆入侵者的能力，以及记忆是否是长期的。

Mirkin说：“我们在单一结构中定位抗原和佐剂的位置和方式会显着改变免疫系统识别和处理它的方式。”。

最强大的结构投掷了两拳来击败变异的肿瘤

研究数据表明，将两种不同的抗原连接到包含佐剂壳的SNA上是癌症疫苗结构最有效的方法。与其中相同的两种抗原连接到两个单独的SNA的结构相比，它导致抗原特异性T细胞活化增加30%并且增殖T细胞的数量增加一倍。

这些工程化的SNA纳米结构在多种动物模型中阻止了肿瘤生长。

“这很了不起，”米尔金说。“当从组成的角度改变两种疫苗中抗原的位置时，从组成的角度来看几乎相同，对肿瘤的治疗益处发生了显着变化。一种疫苗是有效和有用的，而另一种疫苗效果差得多。”

目前许多癌症疫苗被设计为主要激活细胞毒性T细胞，只有一种防御癌细胞的能力。由于肿瘤细胞总是发生突变，它们很容易逃脱这种免疫细胞监测，迅速使疫苗无效。如果T细胞有更多的方法-多种抗原-识别它，T细胞将识别突变的癌细胞的可能性更高。

Teplensky说：“你需要多种类型的T细胞激活，这样你就可以更容易地攻击肿瘤细胞。”。“免疫系统在肿瘤发生后必须经历的细胞类型越多，越好。由多种靶向多种免疫细胞类型的多种抗原组成的疫苗对于诱导增强和持久的肿瘤缓解是必需的。”

合理疫苗学方法的另一个优点，特别是当与SNA等纳米结构一起使用时，很容易改变疫苗的结构以适应不同类型的疾病。米尔金说，他们只是简单地切换出一种肽，一种癌症蛋白的片段，带有化学手柄，可以“夹”在结构上，这与给手镯增加新的魅力无异。

为任何癌症类型提供最有效疫苗的途径

Teplensky说：“这项工作的集体重要性在于它为开发几乎任何类型癌症的最有效形式的疫苗奠定了基础。”。“这是关于重新定义我们如何全面开发疫苗，包括传染病疫苗。”

在之前发表的一篇论文中，Mirkin，Teplensky及其同事通过创建在100%动物中表现出针对致死性病毒感染的保护性免疫的疫苗，证明了COVID-19疫苗结构的重要性。

Mirkin说：“疫苗上抗原位置的微小变化显着提高了细胞间通讯，串扰和细胞协同作用。”。“这项工作取得的进展为重新思考整个癌症和其他疾病疫苗的设计提供了前进的道路。”

西北博士候选人Michael Evangelopoulos也是该论文的作者，题为“多抗原球形核酸癌症疫苗”

IIN成立于2000年，是联合和促进纳米技术努力的伞式组织，代表并联合了超过10亿美元的纳米技术研究，教育计划和支持基础设施。
本研究基于西北大学西北纪念医院Robert H.Lurie综合癌症中心Polsky泌尿外科癌症研究所，Edward Bachrach和国立卫生研究院国家癌症研究所（R01CA208783，R01CA257926，和P50CA221747）。Teplensky还获得了西北大学癌症纳米技术培训计划奖（T32CA186897）的支持。Evangelopoulos得到了John N.Nicholson博士奖学金和Alexander S.Onassis公益基金会的部分支持。