(Cancro-Immagine Credito Public Domain).
I chimici stanno copiando i carboidrati delle cellule tumorali in laboratorio per includerli in un vaccino che attiva il sistema immunitariocontro il cancro.
La superficie di tutte le cellule è ricoperta da diversi carboidrati. Sulle cellule tumorali, tuttavia, i carboidrati spesso differiscono dai carboidrati che si trovano sulla superficie delle cellule sane. Il Professor Mads Hartvig Clausen e la postdoc Cecilia Romanò della DTU Chemistry stanno cercando di sfruttare questa differenza per sviluppare un vaccino contro il cancro.
“Con un tale vaccino, sarà possibile insegnare al nostro sistema immunitario a riconoscere la differenza tra una cellula sana e una cellula cancerosa, in modo che le cellule tumorali vengano attaccate e distrutte dalle cellule immunitarie“, afferma Mads Hartvig Clausen.
Il vaccino si basa sulle imitazioni dei carboidrati di superficie delle cellule tumorali, che sono chiamati antigeni di carboidrati associati al tumore (TACA) e che i chimici della DTU possono produrre artificialmente in laboratorio utilizzando la sintesi chimica.
“I carboidrati si trovano solo in piccole quantità sulla superficie delle cellule tumorali, ma possiamo produrne grandi quantità in laboratorio. Quando il vaccino viene iniettato sotto la pelle, al sistema immunitario verranno presentate le nostre copie dei TACA. Devono agire come antigeni, il che significa che devono attivare il sistema immunitario per produrre anticorpi. L’idea è che se il sistema immunitario di una persona incontra successivamente questi carboidrati perché ha sviluppato il cancro, sarà in grado di riconoscerli e di conseguenza combattere le cellule tumorali“, afferma Mads Hartvig Clausen.
Il concetto sembra sorprendentemente semplice. Eppure i chimici hanno già affrontato una serie di sfide che dovevano essere superate prima di essere pronti con un candidato vaccino contro il cancro. E i chimici erano consapevoli di aver bisogno di una stretta collaborazione con altre discipline del DTU se volevano riuscire nella loro ambizione: “Quando abbiamo iniziato, conoscevamo le forti competenze che esistono alla DTU in immunologia e somministrazione di farmaci. Siamo esperti in sintesi chimica, ma dobbiamo collaborare sugli altri aspetti se vogliamo riuscire a sviluppare il vaccino, e quindi ci siamo riuniti con i colleghi di DTU Health Tech e DTU Bioengineering”, spiega Mads Hartvig Clausen.
Amico dei carboidrati
La prima sfida per Mads Hartvig Clausen e Cecilia Romanò è stata quella di selezionare le tipologie di TACA da produrre in laboratorio. Perché, nel cancro, non c’è un solo tipo di carboidrato sulla superficie di tutte le cellule tumorali. I TACA variano in base al tipo di cancro e ogni tipo di cancro ha diversi tipi di TACA sulla superficie delle cellule. Al DTU la scelta è caduta su un gruppo di carboidrati associati al melanoma maligno, al neuroblastoma (un tipo di tumore nel corpo dei bambini) e al cancro del polmone a piccole cellule.
“Questi sono principalmente tre tumori che hanno lo stesso tipo di carboidrati sulla loro superficie cellulare, vale a dire i carboidrati noti come gangliosidi che possono essere prodotti in laboratorio da zuccheri semplici che possiamo acquistare per questo scopo”, afferma Cecilia Romanò.
La sfida successiva era garantire che il carboidrato attivasse una risposta immunitaria nel corpo quando iniettato. Qui c’è un’ostruzione, poiché il corpo è “amico dei carboidrati”, il che significa che un carboidrato generalmente non è un antigene molto forte, secondo i due chimici.
“I carboidrati generalmente non attivano una risposta particolarmente forte da parte del nostro sistema immunitario. Pertanto, dovevamo trovare un modo per aiutare i nostri carboidrati artificiali a suscitare la risposta immunitaria desiderata”, afferma Cecilia Romanò.
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Dover amplificare l’effetto di un farmaco è una sfida ben nota e la soluzione potrebbe essere quella di utilizzare un eccipiente, un adiuvante. Mads Hartvig Clausen e Cecilia Romanò hanno scelto di utilizzare l’eccipiente α-galattosilceramide come adiuvante. Si tratta di una sostanza costituita sia da carboidrati che da acidi grassi, un cosiddetto glicolipide, che stimola il sistema immunitario. Per aumentare ulteriormente la risposta immunitaria, i chimici hanno composto l’antigene e l’adiuvante in laboratorio. Ciò significa che hanno “accoppiato” il loro TACA selezionato con l’α-galattosilceramide, in modo che diventassero un composto anziché due “sostanze sciolte”.
“Successivamente abbiamo dimostrato che si ha una risposta immunitaria più forte quando le due sostanze sono unite rispetto a quando vengono somministrate individualmente”, spiega Mads Hartvig Clausen.
L’assimilazione nel corpo è assicurata
Prima che i chimici potessero arrivare al punto di iniettare i loro antigeni, erano consapevoli che era necessario qualcosa per aiutare le sostanze ad essere assimilate nel sistema immunitario.
“Avevamo bisogno di una sorta di vettore per garantire che il sistema immunitario fosse in grado di rilevare e rispondere ai nostri antigeni. Altrimenti, non saremo in grado di avviare la cascata di eventi che costituisce una risposta immunitaria e che si traduce nella produzione effettiva di anticorpi“, spiega Mads Hartvig Clausen, che ha contattato i suoi colleghi della DTU Health Tech, il Professore Associato Jonas Henriksen e il Professore Tommaso Andresen.
Questi ricercatori collaborano da molti anni e i chimici conoscevano il lavoro dei loro colleghi con i liposomi (un globulo di grasso delle dimensioni di una nanoparticella) che possono essere utilizzati per la somministrazione di farmaci e la formulazione di vaccini.
Mads Hartvig Clausen e Cecilia Romanò hanno così potuto applicare i loro antigeni cancerosi ad un liposoma, che era ben descritto e con documentata assimilazione da parte del sistema immunitario.
Il sistema immunitario è attivato nei topi
I chimici ora potrebbero iniziare a testare il loro vaccino. Finora, hanno eseguito una prova con i topi. Erano tutti liberi dal cancro, perché i ricercatori inizialmente erano interessati a scoprire se il loro vaccino avrebbe creato la risposta immunitaria desiderata.
“I risultati sono stati davvero buoni”, affermano Mads Hartvig Clausen e Cecilia Romanò. “Abbiamo dimostrato che il nostro vaccino ha innescato il sistema immunitario dei topi nella produzione di anticorpi in grado di riconoscere le cellule tumorali con il nostro carboidrato selezionato sulla superficie. Gli anticorpi possono anche comunicare che i componenti del sistema immunitario, il cosiddetto sistema del complemento, possono uccidere le cellule tumorali in laboratorio“, affermano i due chimici.
Nei prossimi due o tre anni, i ricercatori ottimizzeranno il vaccino e comprenderanno ulteriormente la risposta immunitaria. Il prossimo passo sarà testare su topi con cancro per vedere se gli anticorpi prodotti dal vaccino combatteranno la malattia.
I ricercatori sperano di poter consegnare il loro candidato al vaccino contro il cancro a un’azienda farmaceutica in circa tre anni.
Fonte: DTU
