Vacina de nanopartículas previne múltiplos tipos de câncer e impede metástases em camundongos

Um estudo liderado por pesquisadores da Universidade de Massachusetts Amherst demonstra que sua vacina baseada em nanopartículas pode prevenir eficazmente o melanoma, o câncer de pâncreas e o câncer de mama triplo-negativo em camundongos. Não só 88% dos ratos vacinados permaneceram livres de tumores (dependendo do cancro), mas a vacina reduziu – e em alguns casos evitou completamente – a propagação do cancro.

O estudo é publicado em Medicina de relatórios celulares.

“Ao projetar essas nanopartículas para ativar o sistema imunológico por meio da ativação de múltiplas vias que se combinam com antígenos específicos do câncer, podemos prevenir o crescimento do tumor com taxas de sobrevivência notáveis”, diz Prabhani Atukorale, professor assistente de engenharia biomédica na Riccio College of Engineering da UMass Amherst e autor correspondente do artigo.

A pesquisa anterior de Atukorale mostrou que seu novo projeto de medicamento baseado em nanopartículas pode reduzir e eliminar tumores cancerígenos em ratos. Agora, ela demonstrou que também pode funcionar preventivamente.

O primeiro teste combinou seu sistema de nanopartículas com peptídeos de melanoma bem caracterizados (chamados de antígeno, semelhante a como uma vacina contra a gripe normalmente contém partes do vírus da gripe inativado). A formulação ativou células imunológicas chamadas células T, preparando-as para reconhecer e atacar esse tipo de câncer. Três semanas depois, os ratos foram expostos a células de melanoma.

Oitenta por cento destes ratos vacinados com “super adjuvante” permaneceram livres de tumor e sobreviveram até à conclusão do estudo (250 dias). Em comparação, todos os ratos vacinados com sistemas de vacinas tradicionais, formulações sem nanopartículas ou ratos não vacinados desenvolveram tumores; nenhum sobreviveu por mais de 35 dias.

A vacina também protegeu contra a propagação do câncer aos pulmões. Quando expostos sistemicamente a células de melanoma, o que imita a metástase do câncer, nenhum dos camundongos vacinados com nanopartículas desenvolveu tumores pulmonares, enquanto todos os outros camundongos o fizeram.

“As metástases em geral são o maior obstáculo para o câncer”, diz Atukorale. “A grande maioria da mortalidade tumoral ainda se deve a metástases, e isso quase supera o nosso trabalho em cancros de difícil acesso, como o melanoma e o cancro do pâncreas”.

Atukorale descreve isso como “imunidade de memória”. “Essa é uma vantagem real da imunoterapia, porque a memória não é sustentada apenas localmente”, diz ela. “Temos memória sistemicamente, o que é muito importante. O sistema imunológico abrange toda a geografia do corpo”.

Este primeiro teste foi realizado com uma vacina com antígenos bem caracterizados e correspondentes ao tipo de câncer. No entanto, o desenvolvimento de antígenos adaptados a diferentes tipos de câncer requer sequenciamento do genoma completo ou triagem bioinformática complexa. Assim, para a segunda parte do estudo, os pesquisadores usaram células cancerígenas mortas derivadas diretamente da massa tumoral, chamadas de lisado tumoral. Após a vacinação com a vacina lisada de nanopartículas, os camundongos foram então expostos a melanoma, adenocarcinoma ductal pancreático ou células de câncer de mama triplo-negativas.

As taxas de rejeição de tumores foram surpreendentes: 88% dos ratos para cancro do pâncreas, 75% dos ratos para cancro da mama e 69% dos ratos para melanoma rejeitaram tumores. Destes ratos livres de tumor e vacinados com nanopartículas, todos permaneceram livres de tumor quando os investigadores testaram se o cancro iria sofrer metástase, dada a exposição sistémica.

“As respostas das células T específicas do tumor que somos capazes de gerar – essa é realmente a chave por trás do benefício de sobrevivência”, diz Griffin Kane, pesquisador associado de pós-doutorado na UMass Amherst e primeiro autor do artigo. “Há uma ativação imunológica realmente intensa quando você trata células do sistema imunológico inato com esta formulação, o que faz com que essas células apresentem antígenos e estimulam as células T que matam tumores”.

Esta resposta robusta das células T é possível devido ao design específico das nanopartículas da vacina.

As vacinas – independentemente da doença alvo – contêm dois componentes principais: o antígeno e o adjuvante. O antígeno é a parte do patógeno causador da doença (neste estudo, células cancerígenas) que o sistema imunológico pode ser treinado para atingir. O adjuvante é uma substância que ativa o sistema imunológico para reconhecer o antígeno, tratá-lo como um intruso estranho e eliminá-lo.

O Laboratório Atukorale se inspira em como os patógenos estimulam naturalmente o sistema imunológico. Para montar uma resposta imunológica forte, o corpo necessita de múltiplos sinais de “perigo” desencadeados através de diferentes vias. “Nos últimos anos, entendemos a importância da seleção do adjuvante porque ele aciona o segundo sinal necessário para a preparação correta das células T e B”, diz Atukorale.

No entanto, tal como o óleo e a água, muitos dos adjuvantes mais promissores para a imunoterapia contra o cancro não se misturam bem a nível molecular. Para superar isso, o Laboratório Atukorale desenvolveu um “super adjuvante” baseado em nanopartículas lipídicas, capaz de encapsular e co-administrar de forma estável dois adjuvantes imunológicos distintos que ativam a imunidade de forma coordenada e sinérgica.

Os pesquisadores dizem que seu projeto oferece uma abordagem de plataforma que pode ser usada em vários tipos de câncer.

Os investigadores prevêem que esta plataforma possa ser aplicada para criar regimes terapêuticos e preventivos, particularmente para indivíduos com alto risco de cancro. Esta é uma ideia que Atukorale e Kane transformaram em uma startup chamada NanoVax Therapeutics.

“A verdadeira tecnologia central na qual nossa empresa foi fundada é esta nanopartícula e esta abordagem de tratamento”, diz Kane. “Esta é uma plataforma desenvolvida por Prabhani. A startup nos permite prosseguir esses esforços de tradução com o objetivo final de melhorar a vida dos pacientes.”

Em seguida, Atukorale e Kane planeiam estender esta tecnologia a uma vacina terapêutica e já tomaram as medidas iniciais de redução de risco na tradução.