Une étude menée par des chercheurs de l'Université du Massachusetts à Amherst démontre que leur vaccin à base de nanoparticules peut prévenir efficacement le mélanome, le cancer du pancréas et le cancer du sein triple négatif chez la souris. Non seulement jusqu'à 88 % des souris vaccinées sont restées sans tumeur (en fonction du cancer), mais le vaccin a réduit – et dans certains cas complètement empêché – la propagation du cancer.
En concevant ces nanoparticules pour activer le système immunitaire via une activation multi-voies qui se combine avec des antigènes spécifiques du cancer, nous pouvons empêcher la croissance tumorale avec des taux de survie remarquables.
Prabhani Atukorale, professeur adjoint de génie biomédical au Riccio College of Engineering de l'UMass Amherst et auteur correspondant de l'article
Les recherches antérieures d'Atukorale ont montré que sa nouvelle conception de médicaments à base de nanoparticules pouvait réduire et éliminer les tumeurs cancéreuses chez la souris. Aujourd’hui, elle a démontré que cela peut également fonctionner de manière préventive.
Le premier test a associé son système de nanoparticules à des peptides de mélanome bien caractérisés (appelés antigène, de la même manière qu'un vaccin contre la grippe contient généralement des parties du virus de la grippe inactivé). La formulation a activé des cellules immunitaires appelées cellules T, les préparant à reconnaître et à attaquer ce type de cancer. Trois semaines plus tard, les souris ont été exposées à des cellules de mélanome.
Quatre-vingts pour cent de ces souris vaccinées avec un « super adjuvant » sont restées sans tumeur et ont survécu jusqu'à la fin de l'étude (250 jours). En comparaison, toutes les souris vaccinées avec des systèmes vaccinaux traditionnels, des formulations sans nanoparticules ou des souris non vaccinées ont développé des tumeurs ; aucun n’a survécu plus de 35 jours.
Le vaccin protège également contre la propagation du cancer aux poumons. Lorsqu’elles sont exposées systémiquement à des cellules de mélanome, ce qui imite la façon dont le cancer se métastase, aucune des souris vaccinées aux nanoparticules n’a développé de tumeurs pulmonaires, contrairement à toutes les autres souris.
« Les métastases à tous les niveaux constituent le plus grand obstacle au cancer », explique Atukorale. « La grande majorité de la mortalité tumorale est toujours due aux métastases, et cela l'emporte presque sur notre travail sur des cancers difficiles à atteindre, tels que le mélanome et le cancer du pancréas. »
Atukorale décrit cela comme « l'immunité de la mémoire ». « C'est un réel avantage de l'immunothérapie, car la mémoire n'est pas maintenue uniquement localement », explique-t-elle. « Nous avons une mémoire systémique, ce qui est très important. Le système immunitaire couvre toute la géographie du corps. »
Ce premier test a été réalisé à l’aide d’un vaccin contenant des antigènes bien caractérisés correspondant au type de cancer. Cependant, le développement d’antigènes adaptés à différents cancers nécessite un séquençage du génome entier ou un criblage bioinformatique complexe. Ainsi, pour la deuxième partie de l’étude, les chercheurs ont utilisé des cellules cancéreuses tuées dérivées directement de la masse tumorale, appelées lysat tumoral. Après vaccination avec le vaccin à base de lysat de nanoparticules, les souris ont ensuite été exposées à un mélanome, à un adénocarcinome canalaire pancréatique ou à des cellules de cancer du sein triple négatif.
Les taux de rejet de tumeurs étaient frappants : 88 % des souris pour un cancer du pancréas, 75 % des souris pour un cancer du sein et 69 % des souris pour un mélanome ont rejeté les tumeurs. Parmi ces souris sans tumeur et vaccinées contre les nanoparticules, toutes sont restées sans tumeur lorsque les chercheurs ont testé si le cancer métastaserait, compte tenu de l'exposition systémique.
« Les réponses des lymphocytes T spécifiques à la tumeur que nous sommes capables de générer sont vraiment la clé du bénéfice en matière de survie », déclare Griffin Kane, associé de recherche postdoctoral à l'UMass Amherst et premier auteur de l'article. « Il y a une activation immunitaire vraiment intense lorsque vous traitez des cellules immunitaires innées avec cette formulation, ce qui incite ces cellules à présenter des antigènes et à amorcer les cellules T tueuses de tumeurs. »
Cette réponse robuste des lymphocytes T est possible grâce à la conception particulière des nanoparticules du vaccin.
Les vaccins, quelle que soit la maladie cible, contiennent deux composants principaux : l’antigène et l’adjuvant. L’antigène est la partie de l’agent pathogène pathogène (dans cette étude, les cellules cancéreuses) que le système immunitaire peut être entraîné à cibler. L'adjuvant est une substance qui active le système immunitaire pour reconnaître l'antigène, le traiter comme un intrus étranger et l'éliminer.
Le laboratoire Atukorale s'inspire de la façon dont les agents pathogènes stimulent naturellement le système immunitaire. Pour mettre en place une réponse immunitaire forte, le corps a besoin de plusieurs signaux de « danger » déclenchés par différentes voies. « Ces dernières années, nous avons compris à quel point la sélection de l'adjuvant est importante, car elle génère le deuxième signal nécessaire à l'amorçage correct des cellules T et B », explique Atukorale.
Cependant, tout comme l’huile et l’eau, bon nombre des adjuvants les plus prometteurs pour l’immunothérapie anticancéreuse ne se mélangent pas bien au niveau moléculaire. Pour surmonter ce problème, le laboratoire Atukorale a conçu un « super adjuvant » à base de nanoparticules lipidiques, capable d'encapsuler et de co-délivrer de manière stable deux adjuvants immunitaires distincts qui activent l'immunité de manière coordonnée et synergique.
Les chercheurs affirment que leur conception offre une approche plateforme qui pourrait être utilisée pour plusieurs types de cancer.
Les chercheurs envisagent que cette plateforme puisse être appliquée pour créer des régimes thérapeutiques et préventifs, en particulier pour les personnes à haut risque de cancer. C'est une idée qu'Atukorale et Kane ont transformée en une startup appelée NanoVax Therapeutics.
« La véritable technologie de base sur laquelle notre entreprise a été fondée est cette nanoparticule et cette approche de traitement », explique Kane. « Il s'agit d'une plateforme développée par Prabhani. La startup nous permet de poursuivre ces efforts translationnels dans le but ultime d'améliorer la vie des patients. »
Ensuite, Atukorale et Kane prévoient d’étendre cette technologie à un vaccin thérapeutique et ont déjà pris les premières mesures de réduction des risques en matière de traduction.
Atukorale et Kane attribuent leur soutien au département de génie biomédical et à l'Institut des sciences de la vie appliquées de l'UMass Amherst, à la faculté de médecine de l'UMass Chan et au financement des National Institutes of Health.
L'étude a été publiée dans l'édition du 9 octobre de Rapports cellulaires Médecine.
