Des ingénieurs de l'Université de Californie à San Diego ont développé un vaccin expérimental qui pourrait empêcher la propagation des cancers métastatiques aux poumons. Les ingrédients clés du vaccin sont des nanoparticules, fabriquées à partir de virus bactériens, qui ont été conçues pour cibler une protéine connue pour jouer un rôle central dans la croissance et la propagation du cancer.
Chez la souris, le vaccin a considérablement réduit la propagation des cancers métastatiques du sein et de la peau aux poumons. Il a également amélioré le taux de survie chez les souris atteintes d'un cancer du sein métastatique après ablation chirurgicale de la tumeur primitive. Les résultats ont été publiés le 16 octobre dans Proceedings of the National Academy of Sciences. .
Les métastases sont un processus impliquant la migration des cellules cancéreuses de leur site principal vers d'autres parties du corps. Des études récentes ont identifié S100A9, une protéine généralement libérée par les cellules immunitaires, comme un acteur clé de ce processus. Son rôle normal est de réguler l’inflammation. Cependant, un excès de S100A9 peut attirer les cellules cancéreuses comme un aimant, les faisant former des tumeurs agressives et facilitant leur propagation à d'autres organes, comme les poumons.
Une équipe dirigée par Nicole Steinmetz, professeur de nano-ingénierie à la Jacobs School of Engineering de l'UC San Diego, a développé un candidat vaccin capable de moduler les niveaux de S100A9 lorsqu'il se détraque. Lorsqu'il est injecté par voie sous-cutanée, le vaccin a stimulé le système immunitaire des souris pour qu'il produise des anticorps contre le S100A9, réduisant ainsi efficacement les niveaux de protéines et minimisant les métastases cancéreuses dans les poumons. Le vaccin a également augmenté l'expression de protéines immunostimulantes dotées de propriétés antitumorales, tout en diminuant les niveaux de protéines immunosuppressives.
"S100A9 est connu pour former ce qu'on appelle une niche prémétastatique dans les poumons, créant un environnement immunosuppresseur qui permet l'ensemencement et la croissance des tumeurs", a déclaré Young Hun (Eric) Chung, premier auteur de l'étude et titulaire d'un doctorat en bio-ingénierie à l'UC San Diego. ancien élève du laboratoire de Steinmetz. "En réduisant les niveaux de S100A9, nous pouvons contrecarrer efficacement la formation de cette niche prémétastatique, conduisant à une attraction réduite et à une élimination accrue des cellules cancéreuses vers les poumons."
"Il s'agit d'une nouvelle approche intelligente de la vaccination dans la mesure où nous ne ciblons pas les cellules tumorales, mais plutôt le microenvironnement tumoral afin d'empêcher la tumeur primaire de produire de nouvelles tumeurs", a déclaré Steinmetz, directeur fondateur de l'UC San Diego. Center for Nano-ImmunoEngineering et co-responsable du Centre de recherche, science et ingénierie des matériaux (MRSEC) de l'université. "Nous modifions essentiellement l'ensemble du système immunitaire pour qu'il soit plus anti-tumoral."
Le vaccin est constitué de nanoparticules fabriquées à partir d’un virus bactérien appelé Q bêta. Les nanoparticules ont été cultivées à partir de bactéries E. coli et isolées. Ensuite, un morceau de la protéine S100A9 a été attaché à la surface.
Comment cela fonctionne, c'est que les nanoparticules du virus Q bêta agissent comme un appât pour le système immunitaire. Ce virus est inoffensif pour les animaux et les humains, mais les cellules immunitaires le reconnaissent comme étranger et se lancent dans une attaque à la recherche d’un agent pathogène. Lorsque les cellules immunitaires voient que les nanoparticules virales présentent un morceau de la protéine S100A9, elles produisent des anticorps pour s'attaquer à cette protéine.
Un avantage de l'utilisation d'anticorps, a noté Steinmetz, est qu'ils aident à contrôler les niveaux de protéine cible.
"Avec cette forme d'immunothérapie, nous n'éliminons pas nécessairement toutes les protéines, mais nous réduisons les niveaux partout", a déclaré Steinmetz.
Le vaccin a été testé sur des modèles murins métastatiques de mélanome et de cancer du sein triple négatif, un type de cancer agressif et difficile à traiter. Des souris en bonne santé ont d’abord reçu le vaccin, puis ont été confrontées à un mélanome ou à des cellules de cancer du sein triple négatif par injection intraveineuse. Les souris vaccinées ont présenté une réduction significative de la croissance des tumeurs pulmonaires par rapport aux souris non vaccinées. Chez les souris non vaccinées, les cellules cancéreuses injectées ont circulé dans tout le corps et ont finalement atteint les poumons pour former des tumeurs métastatiques.
Les chercheurs notent que cette stratégie vaccinale combat la propagation de la tumeur, et non la tumeur primaire elle-même.
"Bien que S100A9 soit surexprimé dans certaines tumeurs primaires, il est principalement indiqué dans les maladies métastatiques et leur progression", a déclaré Chung. "La protéine est impliquée dans la formation de microenvironnements tumoraux immunosuppresseurs. Par conséquent, nous avons constaté que notre vaccin est beaucoup plus efficace pour réduire les métastases, et non pour réduire la croissance des tumeurs primaires."
Une autre série d'expériences a démontré le potentiel du vaccin à offrir une protection contre les métastases cancéreuses après l'ablation chirurgicale de la tumeur primitive. Les souris atteintes d'un cancer du sein triple négatif qui ont reçu le vaccin après l'opération ont démontré un taux de survie de 80 %, tandis que 30 % des souris non vaccinées ont survécu après l'opération.
"Ces résultats sont les plus pertinents sur le plan clinique, car ils modélisent fidèlement ce qui pourrait se produire dans des scénarios réels", a déclaré Steinmetz. "Par exemple, un patient diagnostiqué avec un cancer agressif qui subit une intervention chirurgicale pour enlever sa tumeur peut courir un risque de récidive et de métastases dans les poumons. Nous envisageons que ce vaccin pourrait être administré après l'opération pour prévenir une telle récidive et une telle croissance d'une maladie métastatique. ."
Avant que le vaccin puisse passer aux essais sur l'homme, des études de sécurité plus complètes sont nécessaires.
"S100A9 est une protéine endogène présente dans les poumons, et il n'existe pas beaucoup de données démontrant ce qui se passe lorsque S100A9 est aboli", a déclaré Chung. "Nous savons que le S100A9 est important dans l'élimination des agents pathogènes, et les études futures devraient mieux vérifier si la réduction des niveaux de S100A9 diminue la capacité du patient à combattre les infections, en particulier chez les patients cancéreux dont le système immunitaire peut être affaibli."
Les travaux futurs exploreront également l'efficacité du vaccin lorsqu'il est associé à d'autres thérapies anticancéreuses, dans le but d'améliorer son efficacité contre les cancers difficiles à traiter.
Plus d'informations : Young Hun Chung et al, Les vaccins à nanoparticules virales contre S100A9 réduisent l'ensemencement et les métastases des tumeurs pulmonaires, Actes de l'Académie nationale des sciences (2023). DOI : 10.1073/pnas.2221859120
Informations sur le journal : Actes de l'Académie nationale des sciences
Fourni par l'Université de Californie - San Diego
