Copiando carbohidratos de células cancerosas para su inclusión en una vacuna que activa el sistema inmunológico
Profesor Mads Hartvig Clausen y Postdoc Cecilia Roman. Crédito: Mikal Schlosser/Universidad Técnica de Dinamarca
La superficie de todas las células está cubierta de carbohidratos. Sin embargo, en las células cancerosas, los carbohidratos a menudo difieren de los carbohidratos que se encuentran en la superficie de las células sanas. El profesor Mads Hartvig Clausen y la postdoc Cecilia Roman de DTU Chemistry están tratando de explotar esta diferencia para desarrollar una vacuna contra el cáncer.
«Con una vacuna de este tipo, será posible enseñar a nuestro sistema inmunitario a reconocer la diferencia entre una célula sana y una célula cancerosa, de modo que las células cancerosas sean atacadas y destruidas por las células inmunitarias», dice Mads Hartvig Clausen. .
La vacuna se basa en imitaciones de los carbohidratos de la superficie de las células cancerosas, que se denominan antígenos de carbohidratos asociados a tumores (TACA) y que los químicos de DTU pueden producir artificialmente en el laboratorio mediante síntesis química.
“Los carbohidratos solo se encuentran en pequeñas cantidades en la superficie de las células cancerosas, pero podemos producir grandes cantidades en el laboratorio. Cuando la vacuna se inyecta debajo de la piel, el sistema inmunitario recibirá nuestras copias de los TACA. deben actuar como antígenos, lo que significa que deben activar el sistema inmunitario para producir anticuerpos. La idea es que si el sistema inmunitario de una persona se encuentra posteriormente con estos carbohidratos porque ha desarrollado cáncer, podrá recuperarlos. reconocerlas y, en consecuencia, combatir las células cancerosas», dice Mads Hartvig Clausen.
El concepto suena sorprendentemente simple. Sin embargo, los químicos ya se han enfrentado a una serie de desafíos que debían abordarse antes de estar listos con una vacuna candidata inicial contra el cáncer. Y los químicos eran conscientes de que necesitaban una estrecha colaboración con otras disciplinas en DTU si querían tener éxito con su ambición:
«Cuando empezamos, sabíamos las sólidas competencias que existen en DTU en inmunología y administración de fármacos Somos expertos en síntesis química, pero necesitamos colaborar en otros aspectos si queremos tener éxito en el desarrollo de la vacuna y, por lo tanto, nos reunimos con colegas de DTU Health Tech y DTU Bioengineering», explica Mads Hartvig Clausen.
Amigo de los carbohidratos
El primer desafío de Mads Hartvig Clausen y Cecilia Roman fue seleccionar los tipos de TACA que se producirían en el laboratorio. Porque con el cáncer no hay un solo tipo de carbohidrato en la superficie de todas las células cancerosas. Los TACA varían de un tipo de cáncer a otro, del mismo modo que cada tipo de cáncer tiene varios tipos de TACA en la superficie de las células. En DTU, la elección recayó en un grupo de carbohidratos asociados con el cáncer de melanoma maligno, el neuroblastoma (un tipo de tumor en el cuerpo de los niños) y el cáncer de pulmón de células pequeñas.
«Estos son principalmente tres tipos de cáncer que tienen el mismo tipo de carbohidrato en su superficie celular, es decir, los carbohidratos conocidos como gangliósidos. Se pueden producir en el laboratorio a partir de azúcares simples que podemos comprar para este fin”, dice Cecilia Román.
El próximo desafío fue asegurar que el carbohidrato activa una respuesta inmune en el cuerpo cuando se inyecta. Aquí, hay una obstrucción, ya que el cuerpo es ‘amigo de los carbohidratos’, lo que significa que un carbohidrato generalmente no es un antígeno muy fuerte, según los dos químicos.
«Los carbohidratos generalmente no activan un respuesta particularmente fuerte de nuestro sistema inmunológico. Por lo tanto, tuvimos que encontrar una manera de ayudar a nuestros carbohidratos artificiales a obtener la respuesta inmunológica deseada», dice Cecilia Roman.
Tener que amplificar el efecto de un fármaco es una buena -desafío conocido, y la solución puede ser el uso de un adyuvante excipientan. Mads Hartvig Clausen y Cecilia Roman optaron por utilizar el excipiente -galactosilceramida como adyuvante. Esta es una sustancia que consiste tanto en carbohidratos como en ácidos grasos, los llamados glicolípidos, que estimulan el sistema inmunológico. Para impulsar aún más la respuesta inmunitaria, los químicos combinaron el antígeno y el adyuvante en el laboratorio. Esto significa que ‘acoplaron’ su TACA seleccionado con -galactosilceramida, de modo que se convirtieron en un compuesto en lugar de dos ‘sustancias sueltas’.
«Posteriormente demostramos que proporciona una respuesta inmunitaria más fuerte cuando el dos sustancias se unen que si se administran individualmente», explica Mads Hartvig Clausen.
La asimilación en el cuerpo está asegurada
Antes de que los químicos pudieran llegar a inyectar sus antígenos, eran conscientes de que se necesitaba algo para ayudar a asimilar las sustancias en el sistema inmunitario.
«Necesitábamos una especie de transportador para garantizar que el sistema inmunitario sea capaz de detectar y responder a nuestros antígenos. De lo contrario, no podremos iniciar la cascada de eventos que constituye una respuesta inmunitaria y que da como resultado la producción real de anticuerpos», explica Mads Hartvig Clausen, quien se acercó a sus colegas de DTU Health Tech, el profesor asociado Jonas Henriksen y el profesor Thomas Andresen. .
Han colaborado durante muchos años, y los químicos estaban familiarizados con el trabajo de sus colegas con liposomas (un glóbulo de grasa del tamaño de una nanopartícula) que se puede usar para la administración de fármacos y la formulación de vacunas.
Mads Hartvig Clausen y Cecilia Roman pudo así tener sus antígenos cancerosos ‘montados’ en un liposoma, que estaba bien descrito y con una asimilación documentada por parte del sistema inmunitario.
El sistema inmunitario se activa en ratones
El los químicos ahora podrían comenzar a probar su vacuna. Hasta ahora, han realizado un ensayo con ratones. Todos estaban libres de cáncer, porque los investigadores inicialmente estaban interesados en averiguar si su vacuna crearía la respuesta inmunitaria deseada.
Los resultados fueron realmente buenos, dicen Mads Hartvig Clausen y Cecilia Roman.
«Hemos demostrado que nuestra vacuna provocó que el sistema inmunitario de los ratones produjera anticuerpos que pueden reconocer las células cancerosas con nuestro carbohidrato seleccionado en la superficie. Los anticuerpos también pueden comunicar que los componentes del sistema inmunitario son los… llamado sistema del complemento, puede matar las células cancerosas en el laboratorio», dicen los dos químicos.
En los próximos dos o tres años, los investigadores optimizarán la vacuna y comprenderán mejor la respuesta inmunitaria. El próximo paso será probar en ratones con cáncer para ver si los anticuerpos producidos por la vacuna combatirán la enfermedad. Paralelamente, los investigadores han solicitado y recibido financiación para iniciar un proceso con una consultora que allanará el camino para sacar la vacuna del laboratorio y comercializarla.
«Si queremos que la sociedad se beneficie de nuestra vacuna algún día, necesitaremos que una empresa se haga cargo de nuestro invento, de modo que pueda probarse en humanos y luego, con suerte, ponerse en producción», dice Mads Hartvig Clausen.
Los investigadores esperan poder entregar su candidata a vacuna contra el cáncer a una compañía farmacéutica en unos tres años.
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