Picăturile de peptide microscopice reduc proliferarea tumorilor colorectale la șoareci
Cercetătorii de la Universitatea Tehnologică Nanyang din Singapore (NTU Singapore) au dezvoltat picături microscopice de peptide care transportă cantități mari de molecule de silențiere a genelor în celulele canceroase și imune, reducând creșterea tumorilor colorectale greu tratabile cu aproximativ 67% la șoareci.
Sistemul, aflat în curs de patentare, utilizează ARN-ul intervenant mic (siRNA) pentru a perturba producția a două proteine pe care celulele canceroase le exploatează pentru a evita atacurile sistemului imunitar. În studiul pe animale, tratamentul combinat cu siRNA a suprasolicitat creșterea tumorii la un nivel comparabil cu o combinație de tratamente cu anticorpi anti-PD-1 și anti-PD-L1, utilizate ca standard de referință.
Cercetătorii estimează că o abordare bazată pe siRNA ar putea costa potențial de cinci până la zece ori mai puțin decât tratamentele cu anticorpi monoclonali, dacă va fi dezvoltată și scalată cu succes. Studiul, publicat în revista științifică revizuită de colegi Biomaterials, a fost condus de profesorul Ali Miserez, de la Școala de Știința Materialelor și de la Școala de Științe Biologice, în colaborare cu profesorul asociat Bertrand Czarny, care are o poziție comună la cele două școli și la Școala de Medicină Lee Kong Chian din NTU.
Abordarea lor unică vizează două proteine numite PD-1 și PD-L1. PD-1 se află pe suprafața celulelor T, care sunt celule imune capabile să recunoască și să distrugă celulele anormale. În schimb, PD-L1 este expus de celulele tumorale pentru a păcăli celulele T printr-o „strângere de mână falsă”. Atunci când PD-1 și PD-L1 se întâlnesc și se leagă, se trimite un semnal de oprire celulei T, spunându-i să-și oprească atacul, permițând astfel celulelor canceroase să se protejeze. Terapile existente de imunoterapie checkpoint utilizează anticorpi monoclonali pentru a bloca această interacțiune din exteriorul celulelor.
Abordarea NTU merge un pas mai departe prin reducerea cantității de PD-1 și PD-L1 pe care celulele le produc inițial, diminuând astfel șansele de interacțiune. Celulele produc de obicei proteine citind instrucțiunile genetice transportate de ARN-ul mesager. Cercetătorii au utilizat siRNA pentru a recunoaște și distruge instrucțiunile specifice folosite pentru a produce PD-1 sau PD-L1.
„Abordarea noastră funcționează din interiorul ambelor tipuri de celule. siRNA distruge instrucțiunile de care au nevoie pentru a produce aceste proteine. Este puțin ca și cum ai arunca o cheie în linia de producție, cu excepția faptului că perturbarea este țintită asupra rețetei pentru PD-1 sau PD-L1. Ceea ce este important la microdroplele noastre este că pot transporta cantități mari de siRNA în celulele în care trebuie să acționeze. Prin țintirea ambelor părți ale acestei strângeri de mână simultan, putem ajuta celulele imune să atace tumorile mai eficient”, a declarat profesorul Ali Miserez, autor senior al studiului.
Cercetătorii au utilizat două formulări separate de microdroplete peptidice împreună, ca terapie combinată. Prima formulare, cunoscută sub numele de siPD-1@THC, transporta siRNA împotriva PD-1. Suprafața acesteia a fost echipată cu anticorpi anti-CD3, care au ajutat picăturile să intre în celulele T. A doua formulare, siPD-L1@HC, transporta siRNA împotriva PD-L1 în celulele canceroase colorectale. Odată ajunse în celulele respective, cele două siRNA au redus producția proteinelor checkpoint.
Experimentele de laborator au arătat că aceasta a crescut activarea celulelor T și semnalizarea imunității, ajutând celulele T să distrugă mai multe celule canceroase colorectale. Comentând independența asupra constatărilor, profesorul Javier Montenegro García, profesor de cercetare la Centrul de Cercetare în Chimie Biologică și Materiale Moleculare, a declarat: „Lucrările profesorului Miserez și ale colegilor săi sunt foarte interesante. Utilizarea microdropletelor peptidice pentru a livra siRNA, în timp ce se vizează simultan PD-1 și PD-L1, ar putea avea un potențial semnificativ pentru imunoterapia cancerului.”
„Spre deosebire de anticorpi, care blochează acești receptori doar cât timp rămân legați, această abordare poate suprima producția ambelor proteine pentru o perioadă mai lungă. De asemenea, ar putea simplifica fabricarea și traducerea tehnologiei prin utilizarea unei formulări relativ simple de ARN-peptid.”
În plus, natura lichidă și proprietățile fizico-chimice ale acestor picături peptidice ar putea susține eliberarea susținută la locul tumorii și îmbunătăți penetrarea prin microambientul tumoral, a adăugat profesorul Montenegro García, a cărui cercetare recunoscută internațional se concentrează pe livrarea intracelulară a ARN-ului și altor biomolecule.
Cercetătorii au testat deliberat abordarea lor împotriva unui model de cancer colorectal stabil din punct de vedere microsatelit, sau MSS. Tumorile MSS reprezintă aproximativ 85% din cancerele colorectale, dar inhibitorii de checkpoint imunitar care au transformat tratamentele pentru unele alte tipuri de cancer au un beneficiu clinic limitat împotriva acestei forme a bolii. Un motiv este că aceste tumori tind să aibă relativ puține celule T care ucid cancerul în interiorul lor.
Autoarea principală a studiului, studentă la doctorat la NTU, a declarat că au dorit să testeze sistemul împotriva unui model de cancer colorectal unde imunoterapia standard se confruntă cu provocări, mai degrabă decât să aleagă o tumoră care deja răspunde bine la aceasta. „Văzând o reducere a creșterii tumorii de aproximativ 67%, cu un răspuns comparabil cu tratamentul cu anticorpi utilizat ca standard de referință, a fost foarte încurajator. Ne oferă o bază pentru a investiga mai departe platforma noastră și acum sperăm să o reproducem în studii mai mari”, a adăugat aceasta.
Constatările sunt deosebit de relevante, deoarece cancerul colorectal este unul dintre cele mai comune tipuri de cancer din lume. Peste 1,9 milioane de persoane au fost diagnosticate în 2022, iar boala cauzează mai mult de 900.000 de decese pe an, fiind a doua cauză principală de deces prin cancer la nivel mondial. În Singapore, 12.950 de cazuri de cancer colorectal au fost diagnosticate între 2019 și 2023. A fost al doilea cel mai frecvent cancer diagnosticat atât la bărbați, cât și la femei, reprezentând aproximativ 16% din cancerele la bărbați și 13% la femei.
Anticorpii monoclonali care blochează punctele de control imunitar sunt medicamente biologice mari care necesită o producție și purificare specializată. În comparație, siRNA poate fi sintetizat chimic, iar secvența sa poate fi modificată pentru a viza gene diferite. Cercetătorii de la NTU estimează că, dacă va fi tradus cu succes într-un tratament și fabricat la scară, abordarea lor ar putea reduce costurile de producție cu aproximativ cinci până la zece ori în comparație cu imunoterapia bazată pe anticorpi monoc
