Учёные MIT создали экспериментальную вакцину против рака, которая предотвратила развитие опухолей у мышей
Исследователи Массачусетского технологического института (MIT) разработали наночастицы для создания персонализированных противораковых вакцин. В основе технологии лежит генетически модифицированный бактериофаг M13, способный переносить на своей поверхности антигены опухолевых клеток и стимулировать иммунную систему. В экспериментах на мышах новая вакцина значительно снижала вероятность развития меланомы и опухолей толстой кишки. Авторы считают, что в будущем подобную платформу можно будет адаптировать к особенностям опухоли конкретного пациента.
Исследование провела группа специалистов Института интегративных исследований рака имени Коха при MIT под руководством профессора Анджелы Белчер. Первым автором работы стала исследователь Шэннань Хуан. Учёные сосредоточились на одной из основных проблем противораковой вакцинации — необходимости доставлять иммунной системе достаточное количество опухолевых антигенов, чтобы вызвать сильный и избирательный ответ.
Основой разработки стал бактериофаг M13 — вирус, заражающий бактерии и не вызывающий инфекций у человека. Он имеет вытянутую нитевидную форму и состоит из одноцепочечной ДНК, заключённой в белковую оболочку. Исследователи использовали эту структуру в качестве своеобразного нанокаркаса, на котором можно размещать молекулы, распознаваемые иммунной системой. Для этого они изменили один из основных белков оболочки вируса, называемый pVIII, и научились присоединять к нему нужные антигены.
Ключевым достижением стала возможность точно регулировать плотность антигенов на поверхности бактериофага. Исследователи выяснили, что добавление одной или двух отрицательно заряженных аминокислот к последовательности белка pVIII позволяет увеличить количество таких молекул. Дополнительные генетические изменения помогли более точно управлять их образованием. В результате удалось получить наночастицы, у которых доля модифицированных белков с исследуемым антигеном изменялась примерно от 6 до 70%.
Для проверки эффективности учёные сначала использовали модельный антиген SIINFEKL, который широко применяется в исследованиях противоопухолевого иммунитета. Они сравнили две вакцины: одна содержала антиген на 6% белковых субъединиц оболочки, другая — на 35%. После вакцинации мышам вводили клетки меланомы, несущие этот антиген. Животные, получившие препарат с более высокой плотностью антигенов, значительно реже развивали опухоли и демонстрировали более выраженный иммунный ответ.
Дополнительный анализ показал, что наночастицы с высокой плотностью антигенов эффективнее захватываются дендритными клетками. Эти клетки играют важную роль в запуске иммунной защиты: они представляют антигены Т-лимфоцитам, которые затем могут распознавать и уничтожать клетки с соответствующими молекулярными признаками. У вакцинированных мышей исследователи обнаружили больше Т-клеток, направленных против SIINFEKL, что помогло объяснить усиление противоопухолевой защиты.
Затем специалисты проверили технологию на модели рака толстой кишки. Вместо искусственно введённого модельного антигена они использовали опухолевый неоантиген ADPGK, который возникает вследствие изменений в раковых клетках. Вакцина с повышенной плотностью этого антигена также значительно снижала вероятность формирования опухолей у мышей. Этот результат особенно важен для концепции персонализированной вакцинации, поскольку показывает возможность замены одного антигена другим без полной перестройки системы доставки.
Ещё одной особенностью платформы стала способность бактериофага самостоятельно усиливать иммунный ответ. Его одноцепочечная ДНК активирует рецепторы TLR9, участвующие в работе врождённого иммунитета. Исследователи научились изменять генетическую последовательность бактериофага таким образом, чтобы регулировать эту активность. Благодаря этому одна наночастица может одновременно переносить опухолевые антигены и обеспечивать дополнительную стимуляцию иммунной системы, которая для многих других вакцин достигается введением отдельных адъювантов.
Разработка продолжает более ранние исследования лаборатории Анджелы Белчер. В 2025 году группа уже представила платформу противораковых наночастиц на основе M13 и продемонстрировала возможность лечения существующих опухолей толстой кишки у мышей в сочетании с ингибиторами иммунных контрольных точек. В новой работе основной акцент сделан на более точном управлении плотностью антигенов и изучении её влияния на профилактический противоопухолевый иммунный ответ.
Несмотря на перспективные результаты, технология пока остаётся экспериментальной. В новом исследовании вакцины вводили мышам до появления опухолей, а не использовали для лечения уже диагностированного рака у людей. Для клинического применения необходимо проверить безопасность наночастиц, определить продолжительность иммунной защиты и убедиться, что технология работает с разнообразными антигенами человеческих опухолей. Создание индивидуальных вакцин для пациентов ещё предстоит испытать.
Результаты нового исследования в научном журнале Advanced Healthcare Materials.