बैक्टीरिया से बनी शर्करा ने चूहों में प्रायोगिक कैंसर टीके की क्षमता बढ़ाई

Scienmag की रिपोर्ट के अनुसार, एक लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया से बनी शर्करा का इस्तेमाल एक प्रायोगिक कैंसर टीका तैयार करने में किया गया है, जिसने चूहों में अधिक मजबूत ट्यूमर-विरोधी प्रतिरक्षा पैदा की और एक स्थापित इम्यूनोथेरेपी के प्रदर्शन में सुधार किया।

Materials Today Bio में शोधकर्ताओं द्वारा वर्णित इस प्लेटफॉर्म में EPS233 नामक एक एक्सोपॉलीसैकराइड का इस्तेमाल किया गया है। यह पदार्थ एक लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया Lacticaseibacillus paracasei से अलग किया गया और 20 बैक्टीरियल शर्कराओं से जुड़े एक स्क्रीनिंग कार्यक्रम में चुना गया। शोधकर्ताओं ने पाया कि EPS233 एक नैनोकण के रूप में स्वयं संयोजित हो सकता है और साथ ही ट्यूमर एंटीजन तथा प्रतिरक्षा को उत्तेजित करने वाली दवा—दोनों को वहन कर सकता है।

ये निष्कर्ष कैंसर-टीका अनुसंधान की एक लगातार बनी हुई बाधा को संबोधित करते हैं। कई प्रायोगिक टीके पर्याप्त CD8-पॉजिटिव T कोशिकाएं बनाने में कठिनाई का सामना करते रहे हैं, जो घातक कोशिकाओं को पहचानकर नष्ट कर सकती हैं। नई पद्धति एक ही संरचना में डिलीवरी और प्रतिरक्षा सक्रियण को मिलाकर इस प्रतिक्रिया को बेहतर बनाने के लिए तैयार की गई है।

स्वयं संयोजित होने वाली डिलीवरी प्रणाली

EPS233 एम्फीफिलिक है, यानी इसकी आणविक संरचना के कुछ हिस्से पानी के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, जबकि अन्य हिस्से पानी से दूर रहते हैं। पानी में रखने पर इस शर्करा ने लगभग 27 नैनोमीटर चौड़े गोलाकार कण बनाए। शोधकर्ताओं ने कहा कि यह आकार कणों को लिम्फ नोड्स तक पहुंचने में मदद कर सकता है, जहां प्रतिरक्षा प्रतिक्रियाएं संगठित होती हैं।

इस एक्सोपॉलीसैकराइड का औसत आणविक द्रव्यमान लगभग 77.6 किलोडाल्टन था और इसमें मैनोज से भरपूर मुख्य शृंखला थी। यह संरचना महत्वपूर्ण थी, क्योंकि शर्करा प्रतिरक्षा संकेतों को उत्तेजित करने के साथ-साथ टीके के अन्य घटकों को पहुंचा भी सकती थी।

टीके के फॉर्मूलेशन के लिए टीम ने EPS233 को ओवल्ब्यूमिन के साथ जोड़ा, जिसका इस्तेमाल एक मॉडल ट्यूमर एंटीजन के रूप में किया गया, और रेजिक्विमोड या R848 के साथ भी। R848 जन्मजात प्रतिरक्षा रिसेप्टर TLR7 और TLR8 को सक्रिय करता है, लेकिन इस यौगिक के मुक्त रूप अत्यधिक सूजन पैदा कर सकते हैं। EPS@R848/OVA नामक संयुक्त फॉर्मूलेशन ने 37 नैनोमीटर से थोड़े बड़े कण बनाए और प्रत्येक पेलोड का लगभग 84% अपने भीतर समाहित किया।

प्रयोगशाला मॉडलिंग से संकेत मिला कि शर्करा और R848 स्वाभाविक रूप से बंध सकते हैं, जिससे तीनों घटक साथ बने रह सकते हैं। रिलीज परीक्षणों से पता चला कि सामान्य शारीरिक pH पर कण अपेक्षाकृत स्थिर रहे, लेकिन कोशिकीय लाइसोसोम के अम्लीय वातावरण में अधिक आसानी से खुल गए। इन परिस्थितियों में 24 घंटे के भीतर आधे से अधिक एंटीजन रिलीज हो गया, जिससे वह डेंड्राइटिक कोशिकाओं के भीतर उपलब्ध हो सका। ये वे प्रतिरक्षा कोशिकाएं हैं जो T-कोशिका प्रतिक्रियाएं शुरू करने के लिए जिम्मेदार होती हैं।

प्रतिरक्षा कोशिकाओं का अधिक मजबूत सक्रियण

यह डिलीवरी प्रणाली R848 के हानिकारक प्रणालीगत प्रभावों को भी कम करती दिखाई दी। मुक्त R848 और एंटीजन पाने वाले चूहों में छह घंटे के भीतर सूजनकारी साइटोकाइनों में वृद्धि और अस्थायी रूप से वजन कम होना देखा गया। नैनोकण फॉर्मूलेशन के साथ ये प्रभाव नहीं दिखे, जो दवा को अपने भीतर बनाए रखता और उसे अधिक धीरे-धीरे रिलीज करता प्रतीत हुआ।

डेंड्राइटिक कोशिकाओं और फाइब्रोब्लास्ट पर किए गए परीक्षणों में चिकित्सीय सांद्रता पर बहुत कम विषाक्तता पाई गई। हेमोलाइसिस परीक्षणों में कणों ने सेलाइन की तुलना में लाल रक्त कोशिकाओं को अधिक नुकसान नहीं पहुंचाया। बार-बार उपचार से हृदय, यकृत, प्लीहा, फेफड़ों या गुर्दों में कोई स्पष्ट असामान्यता नहीं हुई, जबकि रक्त रसायन सामान्य बना रहा।

डेंड्राइटिक कोशिकाओं के भीतर पहुंचने के बाद टीका तेजी से ग्रहण किया गया और धीरे-धीरे लाइसोसोम से बाहर चला गया। यह महत्वपूर्ण था, क्योंकि लाइसोसोम के भीतर सीमित एंटीजन टूट सकते हैं, बजाय इसके कि वे T कोशिकाओं के सामने प्रदर्शित हों। उपचारित कोशिकाओं में एंटीजन-वहन करने वाले MHC-I अणुओं और CD40, CD80 तथा CD86 सक्रियण संकेतकों का स्तर बढ़ा हुआ दिखा। उन्होंने कई प्रतिरक्षा संकेतक प्रोटीन भी रिलीज किए, जिनमें इंटरफेरॉन-बीटा, IL-6, TNF-अल्फा और IL-12p70 शामिल थे।

शोधकर्ताओं ने इन प्रभावों को दो सहयोगी मार्गों से जोड़ा। EPS233 ने Dectin-2 रिसेप्टर और उसके Syk-CARD9 संकेत मार्ग को सक्रिय किया, जबकि R848 ने TLR7-MyD88-IRF7 मार्ग को उत्तेजित किया। साथ मिलकर, इनसे टाइप I इंटरफेरॉन गतिविधि बढ़ी और डेंड्राइटिक कोशिकाओं द्वारा ट्यूमर एंटीजन को CD8-पॉजिटिव T कोशिकाओं के सामने प्रस्तुत करने की प्रक्रिया बेहतर हुई। जीन-अभिव्यक्ति अध्ययनों में Irf8 और Batf3 का स्तर भी अधिक पाया गया, जो क्रॉस-प्रेजेंटेशन में विशेषज्ञता रखने वाली डेंड्राइटिक-कोशिका आबादी के निर्माण में मदद करते हैं।

चूहों में कण इंजेक्शन वाली जगह के पास 120 घंटे से अधिक समय तक बने रहे, लेकिन छह घंटे के भीतर निकटवर्ती लिम्फ नोड्स तक पहुंच गए। उन्हें डेंड्राइटिक कोशिकाओं, मैक्रोफेज और B कोशिकाओं ने ग्रहण किया, जिनमें डेंड्राइटिक कोशिकाओं का एक दुर्लभ उपसमूह भी शामिल था, जिसे किलर T कोशिकाओं को सक्रिय करने में विशेष रूप से प्रभावी माना जाता है। नैनोकणों के रूप में संयोजित किए बिना उन्हीं घटकों के मिश्रण ने समान परिणाम नहीं दिए, जिससे संकेत मिलता है कि स्वयं संरचना महत्वपूर्ण थी।

ट्यूमर नियंत्रण और चेकपॉइंट थेरेपी

टीका लगाए गए चूहों में सक्रिय और बहु-कार्यात्मक CD8-पॉजिटिव T कोशिकाओं की बड़ी आबादी विकसित हुई। इसके अलावा Th1-प्रकार की CD4 प्रतिक्रियाएं, जर्मिनल-सेंटर B कोशिकाएं और एंटीजन-विशिष्ट एंटीबॉडी भी बढ़ीं। निवारक मेलेनोमा प्रयोगों में B16F10-OVA कोशिकाओं से चुनौती दिए गए जानवरों में अलग-अलग घटक पाने वाले चूहों की तुलना में ट्यूमर का वजन लगभग 52% कम था।

यह उपचार पहले से मौजूद ट्यूमर के खिलाफ भी प्रभावी रहा। चिकित्सीय मेलेनोमा मॉडल में एकल-एडजुवेंट नियंत्रणों की तुलना में इसने औसत ट्यूमर आयतन को लगभग आधा कर दिया। ट्यूमर में इंटरफेरॉन-गामा, TNF-अल्फा और ग्रैनजाइम B बनाने वाली अधिक सक्रिय CD8 और CD4 कोशिकाएं पाई गईं, जबकि नियामक T कोशिकाएं और मायलॉइड-व्युत्पन्न दमनकारी कोशिकाएं कम थीं। GP33 पेप्टाइड का इस्तेमाल करने वाले एक संस्करण ने फेफड़ों में मेटास्टेटिक नोड्यूल्स को भी कम किया।

सबसे उल्लेखनीय परिणाम तब मिले जब टीके को एंटी-PD-1 थेरेपी के साथ मिलाया गया। ऑर्थोटोपिक B16F10-GP33 मेलेनोमा मॉडल में इस संयोजन ने ट्यूमर के वजन को 98.1% कम किया और माध्य जीवित रहने की अवधि 41 दिनों तक बढ़ा दी, जबकि केवल एंटी-PD-1 पाने वाले चूहों में यह 32 दिन थी। फेफड़ों में मेटास्टेसिस वाले मॉडल में ट्यूमर का भार 88.1% घटा, जबकि माध्य जीवित रहने की अवधि 33 दिन रही, जो केवल एंटीबॉडी उपचार पाने वाले चूहों में 25 दिन थी।

शोधकर्ताओं का सुझाव है कि सक्रिय T-कोशिका प्रतिक्रिया उपलब्ध कराकर यह टीका कम सूजन वाले ट्यूमर को चेकपॉइंट थेरेपी के लिए अधिक सुलभ बना सकता है। यह अध्ययन अभी शुरुआती अवधारणा-प्रमाण तक सीमित है: इसमें व्यक्तिगत नियोएंटीजन या स्थापित मानव ट्यूमर लक्ष्यों के बजाय चूहों में मॉडल एंटीजन और मेलेनोमा का इस्तेमाल किया गया। यह निर्धारित करने के लिए ऐसे परीक्षणों की जरूरत होगी कि क्या प्रोबायोटिक से प्राप्त शर्करा अंततः चिकित्सीय उपयोग के लिए कैंसर टीके को सहारा दे सकती है।