แพลตฟอร์มวัคซีนส่วนบุคคล

ยีน Wilms' Tumor 1 (WT1) เข้ารหัส transcription factor ที่แสดงออกมากผิดปกติในมะเร็งทางโลหิตวิทยาและเนื้องอกชนิด solid tumor หลากหลายชนิด ขณะที่แทบไม่ตรวจพบในเนื้อเยื่อปกติที่ไม่เป็นมะเร็ง แตกต่างจากแนวทางพื้นฐานที่ใช้ชิ้นส่วน WT1 peptide สั้นเพียง 9 กรดอะมิโน โปรโตคอลเชิงวิชาการขั้นสูงใช้โปรตีน WT1 ของมนุษย์แบบเต็มความยาว (full-length) ลำดับโปรตีนที่ครอบคลุมนี้ครอบคลุม antigenic epitope ที่เป็นไปได้ทั้งหมด ทำให้เส้นทาง major histocompatibility complex (MHC) class I และ class II ของผู้ป่วยสามารถนำเสนอเป้าหมายที่หลากหลายยิ่งขึ้นต่อทั้ง CD8+ cytotoxic T-lymphocyte และ CD4+ helper T-cell

เมื่อฉีดเข้าไปแล้ว เซลล์เดนไดรต์ที่ถูก prime ด้วย WT1 และเจริญเต็มที่จะเคลื่อนย้ายไปยังต่อมน้ำเหลืองประจำบริเวณ ที่นั่นเซลล์เหล่านี้จะนำเสนอ WT1 epitope ต่อ naïve T-lymphocyte ทำให้เกิด clonal expansion ของ cytotoxic T-cell ที่จำเพาะต่อ antigen จากนั้น T-cell เหล่านี้จะหมุนเวียนในกระแสเลือดและระบบน้ำเหลือง จับกับเซลล์ที่แสดง WT1 antigen และเหนี่ยวนำให้เกิดการตายของเซลล์ผ่านการปล่อย perforin และ granzyme เนื่องจาก WT1 แสดงออกเพียงเล็กน้อยมากในเนื้อเยื่อปกติส่วนใหญ่ของผู้ใหญ่ การตอบสนองนี้จึงตั้งใจให้กระทบเซลล์ปกติน้อยที่สุด แม้ว่าจะยังมีโอกาสเกิด off-target expression ได้

เนื้องอกมีความ heterogeneous สูง กล่าวคือไม่ได้ประกอบด้วยเซลล์ชนิดเดียวกันทั้งหมด แต่เป็นประชากรของเซลล์กลายพันธุ์ที่หลากหลายและแสดงโปรตีนผิวเซลล์ต่างกัน หากวัคซีนมุ่งเป้าเพียง antigen ชนิดเดียว เนื้องอกสามารถหลบเลี่ยงระบบภูมิคุ้มกันได้ง่ายด้วยการลดการแสดงออกของ marker นั้น กระบวนการนี้เรียกว่า immune escape

วัคซีนแบบหลายแอนติเจนเอาชนะกลไกนี้ด้วยการนำเสนอชุดของ synthetic cancer peptide ที่มี immunogenicity สูง 4 ถึง 8 ชนิด (เช่น WT1, MUC1, CEA และ HER2) ซึ่งปรับให้ตรงกับ HLA type และ tumor profile เฉพาะของผู้ป่วย หากมีตัวอย่างเนื้อเยื่อของก้อนมะเร็งจริงของผู้ป่วย นักวิทยาศาสตร์ยังสามารถรวม tumor lysate เฉพาะรายเพื่อสร้างโปรไฟล์ antigen ที่เป็น personalized และ patient-specific อย่างแท้จริง

ห้องปฏิบัติการขั้นสูงใช้วิธีที่ปรับให้เหมาะสมโดยนำ Heat Shock Protein 70 (HSP70) มาใช้ระหว่างการเตรียมวัคซีน HSP70 ทำหน้าที่เป็น molecular chaperone ที่มีประสิทธิภาพสูง จับกับ antigen จากเนื้องอกและช่วยให้เซลล์เดนไดรต์นำเข้า antigen เหล่านี้อย่างรวดเร็วและมี affinity สูงผ่านตัวรับ CD91 จากนั้นเซลล์เดนไดรต์จะประมวลผลโปรตีนที่หลากหลายเหล่านี้และแสดงบนโมเลกุล MHC class I และ class II เมื่อฉีดกลับเข้าสู่ร่างกาย เซลล์ "control tower" เหล่านี้จะเคลื่อนย้ายไปยังต่อมน้ำเหลืองและ prime CD8+ cytotoxic T-lymphocyte และ CD4+ helper T-cell หลายโคลนพร้อมกัน จุดมุ่งหมายคือการสร้างการตอบสนองของ T-cell แบบหลายแนวรุกต่อกลุ่มย่อยของเซลล์มะเร็งที่หลากหลายทั่วร่างกาย

แม้ว่าการรักษาด้วยเซลล์จะเติมคลื่นของ immune cell ที่ทำงานอยู่เข้าสู่ร่างกายในปริมาณมาก แต่การคงกิจกรรมต้านเนื้องอกระยะยาวเป็นสิ่งสำคัญต่อการป้องกันการกลับเป็นซ้ำ Immunoadjuvant Therapy บรรลุเป้าหมายนี้โดยใช้โปรตีนที่สัมพันธ์กับเนื้องอกแบบเต็มความยาวซึ่งสังเคราะห์ขึ้น โดยเฉพาะ Wilms' Tumor 1 (WT1) และ MUC1 แทนที่จะใช้เพียงชิ้นส่วน peptide สั้น ๆ แบบพื้นฐาน

สูตร adjuvant นี้ประกอบด้วย full-length antigen เหล่านี้ร่วมกับ growth factor เฉพาะทางของ immune cell เมื่อฉีดเข้าผิวหนัง สูตรยาจะถูกออกแบบให้อยู่ ณ ตำแหน่งฉีดเป็นเวลานาน และค่อย ๆ ปล่อย antigen อย่างต่อเนื่อง การปล่อยอย่างต่อเนื่องนี้ทำหน้าที่เป็นสัญญาณแรงที่ดึงดูด monocyte และ immature dendritic cell ในบริเวณใกล้เคียงให้เข้ามายังจุดดังกล่าวโดยตรง

เมื่อ immune cell เหล่านี้กลืนกิน WT1 และ MUC1 แบบเต็มความยาว พวกมันจะเจริญเต็มที่และเคลื่อนย้ายไปยังต่อมน้ำเหลืองประจำบริเวณ ที่นี่พวกมันจะนำเสนอ marker ของมะเร็งเหล่านี้ต่อ T-lymphocyte อย่างต่อเนื่อง ทำให้เกิดการ prime และคงไว้ซึ่งแหล่งของ cytotoxic T-cell ที่ทำงานอยู่ในระยะยาว กระบวนการต่อเนื่องนี้มีเป้าหมายเพื่อทำให้ระบบภูมิคุ้มกันอยู่ในภาวะตื่นตัวสูงและลาดตระเวนหากเซลล์มะเร็งหลงเหลืออยู่ที่ใดในร่างกาย

เมื่อมีการผ่าตัดนำก้อนมะเร็งออก การรักษาแบบดั้งเดิมมักมุ่งเน้นที่การติดตามการกลับเป็นซ้ำ อย่างไรก็ตาม เซลล์มะเร็งขนาดจุลภาคที่มองไม่เห็นมักยังหลงเหลืออยู่ในกระแสเลือดหรือระบบน้ำเหลือง และท้ายที่สุดอาจนำไปสู่การกลับเป็นซ้ำหรือการแพร่กระจาย วัคซีนมะเร็งจากตนเองถูกออกแบบมาเพื่อกำจัดเซลล์ที่ซ่อนอยู่เหล่านี้

1. Tumor Lysate Preparation: ตัวอย่างเนื้อเยื่อมะเร็งที่ผ่าตัดออกของผู้ป่วย (อย่างน้อย 2 กรัม) จะถูกนำไปประมวลผลในห้องปฏิบัติการเฉพาะทาง เซลล์มะเร็งจะถูกทำให้ไม่ออกฤทธิ์และถูกสลาย (lysed) เพื่อปลดปล่อยคลังโปรตีน antigen และ neo-antigen เฉพาะเนื้องอกทั้งหมดในรูปแบบที่ไม่ถูกดัดแปลง
2. Adjuvant Integration: tumor lysate ที่อุดมสมบูรณ์นี้จะถูกผสมกับ immune adjuvant เกรดคลินิกที่มีฤทธิ์แรง ซึ่งทำหน้าที่เป็นสัญญาณเตือนสำคัญเพื่อกระตุ้น immune cell ในบริเวณใกล้เคียง
3. Broad Immune Priming: เมื่อวัคซีนถูกฉีดกลับเข้าสู่ร่างกาย เซลล์เดนไดรต์ในบริเวณนั้นจะกลืนกินโปรตีนของเนื้องอกและนำเสนอคลัง marker ของมะเร็งทั้งหมดนี้ต่อ T-lymphocyte จุดมุ่งหมายคือการ prime ประชากร CD8+ cytotoxic T-cell ที่หลากหลาย ให้รู้จำ marker ต่าง ๆ ในคลังของเนื้องอก โดยมุ่งการตอบสนองไปยังเซลล์ที่แสดง marker เหล่านั้น ขณะเดียวกันก็จำกัดผลต่อเนื้อเยื่อปกติ