باحثو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا يطورون منصة فيروس غير ضار لتخصيص لقاحات السرطان

قام باحثو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) بتعديل فيروس غير ضار، وتحويله إلى منصة توصيل على مستوى النانو، تهدف إلى دعم تطوير لقاحات السرطان المخصصة. من خلال التحكم في كثافة عرض بروتينات الهدف السرطانية على الفيروس، تمكنت الجسيمات اللقاحية التي طورها الفريق من تقليل تطور الأورام في الفئران بشكل ملحوظ. تستخدم هذه المنصة نوعًا من الفيروسات المعدلة يسمى M13، وهو فيروس يصيب البكتيريا ولكنه غير ضار للبشر. يشكل هذا الفيروس بنية طويلة تُعرف بالألياف النانوية، والتي يمكن أن تغطي المستضدات، مما يساعد الجهاز المناعي على التعرف على البروتينات المستهدفة المحددة.

اكتشف الباحثون أن تعديل تركيز هذه المستضدات على هيكل الفيروس يؤثر على فعالية استجابة اللقاح المناعية. قد يمكّن هذا العلماء من تخصيص الجسيمات وفقًا للأورام المختلفة لدى المرضى.

تولى الباحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في مركز كوه للسرطان قيادة هذه الدراسة. البروفيسورة أنجيلا بيلشر، أستاذة الهندسة البيولوجية وعلوم المواد، هي المؤلفة الرئيسية، بينما كان الباحث شينغنان هوانغ مسؤولاً عن تنفيذ هذا العمل.

تعديل المستضدات لزيادة الاستجابة المناعية

يتكون فيروس M13 من سلسلة واحدة من الحمض النووي DNA وغلاف بروتيني يحيط به (أي بروتين الغلاف). قام الباحثون بتعديل بروتين الغلاف المعروف باسم pVIII، من خلال إدخال التعليمات الجينية المناسبة في الفيروس، لربط المستضدات السرطانية بسطحه. ومع ذلك، فإن التحكم في كمية بروتينات الحمل المستضدة على هيكل الفيروس أمر بالغ الأهمية. اكتشف الباحثون أن إضافة حمضين أمينيين سالبين إلى بروتين pVIII يمكن أن يزيد من كثافة المستضدات. كما يمكنهم تعديل إنتاج المستضدات بشكل أكبر من خلال إدخال طفرات جينية، مما يمكن أن يبطئ إنتاج المستضدات.

باستخدام هذه التقنيات، أنتج الفريق جسيمات تعرض نموذج المستضد SIINFEKL، حيث تراوحت كثافة المستضدات من 6% إلى 70%. في التجارب على الفئران، كانت اللقاحات ذات كثافة المستضد 35% توفر حماية أفضل مقارنة باللقاحات ذات كثافة المستضد 6%. بعد التعرض لخلايا الميلانوما التي تحمل نفس المستضد، كانت احتمالية تطور الأورام لدى الفئران التي تلقت لقاحًا عالي الكثافة أقل، كما أنتجت المزيد من خلايا T المستهدفة للبروتينات المرتبطة بالسرطان.

اكتشف الباحثون أن الخلايا الجذعية المساعدة في تنشيط خلايا T، والمعروفة باسم الخلايا الشجرية، كانت أكثر احتمالًا لابتلاع الجسيمات التي تظهر كثافة مستضدات أعلى. كما اختبر الفريق هذه المنصة باستخدام ADPGK، وهو neoantigen خاص بأورام القولون في نماذج الفئران. الـ neoantigen هو بروتين ناتج عن تغيرات في خلايا السرطان، مما يساعد الجهاز المناعي على التمييز بين الأورام والأنسجة الصحية. كانت احتمالية تطور أورام القولون لدى الفئران التي تلقت لقاحًا عالي الكثافة منخفضة بشكل ملحوظ، مما يشير إلى أن هذه المنصة يمكن تعديلها لاستهداف بروتينات محددة مرتبطة بأنواع مختلفة من السرطان.

خصائص تعزيز لقاح فيروس M13

تتمثل إحدى ميزات هذا النظام في أن فيروس M13 يمكن أن يعمل كمعزز ذاتي للقاح، وهو مادة تعزز الاستجابة المناعية. ينشط الحمض النووي أحادي السلسلة مسارًا يسمى TLR9، مما يساعد في تحفيز الجهاز المناعي الفطري للجسم. من خلال تعديل تسلسل الجينات في الفيروس، يمكن للباحثين أيضًا التحكم في نشاط هذا المعزز. قد يؤدي ذلك إلى القضاء على الحاجة إلى إضافة مكونات مناعية منفصلة في اللقاح.

تصميم معياري يدعم اللقاحات المخصصة

يعني التصميم المعياري لهذه المنصة أن الباحثين يمكنهم استبدال مستضد بمستضد آخر لاستهداف أنواع مختلفة من الأورام. قد يدعم ذلك في النهاية تطوير لقاحات تستهدف الخصائص الجزيئية المحددة لسرطان كل مريض. تستند هذه الاكتشافات إلى الأبحاث السابقة للفريق، التي استكشفت استخدام لقاحات نانوية قائمة على M13 لعلاج الأورام التي تم إنشاؤها في الفئران. ومع ذلك، في الدراسة الأخيرة، اختبر الباحثون بشكل أساسي قدرة اللقاح على منع تطور الأورام. لا يزال هذا النهج في مرحلة البحث قبل السريري، ويتطلب مزيدًا من الدراسات لتحديد ما إذا كان يمكنه علاج السرطان المشخص بأمان وفعالية، وما إذا كانت النتائج يمكن أن تُترجم إلى تطبيقات بشرية.

نُشرت هذه الدراسة في مجلة Advanced Healthcare Materials.

آفاق وتحديات لقاحات السرطان المخصصة

تظهر هذه الدراسة إمكانيات استخدام منصة فيروس غير ضار لتطوير لقاحات سرطان مخصصة. من خلال تعديل تركيز المستضدات، تمكن الباحثون من تعزيز الاستجابة المناعية للقاح، وهو أمر بالغ الأهمية لاستهداف خصائص الأورام المختلفة لدى المرضى. بالإضافة إلى ذلك، قد تبسط خصائص فيروس M13 كمعزز ذاتي للقاح عملية تصميم اللقاح، مما يقلل من الاعتماد على مكونات مناعية خارجية. ومع ذلك، لا يزال هذا النهج في مرحلة البحث قبل السريري، ويتطلب استكشافًا إضافيًا لسلامته وفعاليته في التطبيقات السريرية المستقبلية.