Açúcar bacteriano reforça vacina experimental contra o câncer em camundongos

Um açúcar produzido por uma bactéria láctica foi usado para desenvolver uma vacina experimental contra o câncer que gerou uma imunidade antitumoral mais forte e melhorou o desempenho de uma imunoterapia já estabelecida em camundongos, segundo reportagem da Scienmag.

A plataforma, descrita por pesquisadores na revista Materials Today Bio, usa um exopolissacarídeo chamado EPS233. A substância foi isolada de Lacticaseibacillus paracasei, uma bactéria láctica, e selecionada em um programa de triagem que envolveu 20 açúcares bacterianos. Os pesquisadores descobriram que o EPS233 podia se organizar em uma nanopartícula enquanto transportava simultaneamente um antígeno tumoral e um fármaco estimulador do sistema imune.

As descobertas enfrentam um obstáculo persistente na pesquisa de vacinas contra o câncer. Muitas vacinas experimentais tiveram dificuldade para produzir uma quantidade suficiente de células T CD8-positivas, que podem reconhecer e matar células malignas. A nova abordagem foi projetada para melhorar essa resposta ao combinar a administração e a ativação imune em uma única estrutura.

Um sistema de administração que se organiza sozinho

O EPS233 é anfifílico, o que significa que partes de sua estrutura molecular interagem com a água, enquanto outras partes a evitam. Quando colocado na água, o açúcar formou partículas esféricas com aproximadamente 27 nanômetros de largura. Os pesquisadores disseram que esse tamanho poderia ajudar as partículas a chegar aos linfonodos, onde as respostas imunes são organizadas.

O exopolissacarídeo tinha uma massa molecular média de cerca de 77,6 quilodáltons e continha uma cadeia principal rica em manose. Essa composição era importante porque o açúcar podia estimular a sinalização imune e também transportar os demais componentes da vacina.

Para a formulação da vacina, a equipe combinou o EPS233 com ovalbumina, usada como antígeno tumoral modelo, e resiquimode, ou R848. O R848 ativa os receptores imunes inatos TLR7 e TLR8, mas versões livres do composto podem causar inflamação excessiva. A formulação combinada, chamada EPS@R848/OVA, produziu partículas ligeiramente maiores que 37 nanômetros e encapsulou cerca de 84% de cada carga.

A modelagem laboratorial indicou que o açúcar e o R848 podiam se ligar naturalmente, ajudando os três ingredientes a permanecerem juntos. Testes de liberação sugeriram que as partículas permaneciam relativamente estáveis no pH fisiológico normal, mas se abriam mais facilmente no ambiente ácido dos lisossomos celulares. Mais da metade do antígeno foi liberada em 24 horas nessas condições, permitindo que ele ficasse disponível dentro das células dendríticas, as células imunes responsáveis por iniciar as respostas das células T.

Ativação mais forte das células imunes

O sistema de administração também pareceu reduzir os efeitos sistêmicos nocivos do R848. Camundongos que receberam R848 livre com o antígeno apresentaram aumento das citocinas inflamatórias em seis horas e perda temporária de peso. Esses efeitos não foram observados com a formulação de nanopartículas, que pareceu reter o fármaco e liberá-lo mais gradualmente.

Testes com células dendríticas e fibroblastos encontraram pouca toxicidade em concentrações terapêuticas. As partículas também não causaram mais danos às hemácias que a solução salina nos testes de hemólise. O tratamento repetido não produziu anormalidades visíveis no coração, fígado, baço, pulmões ou rins, enquanto a bioquímica do sangue permaneceu normal.

Depois de entrar nas células dendríticas, a vacina foi rapidamente captada e gradualmente saiu dos lisossomos. Isso era importante porque antígenos confinados nos lisossomos podem ser degradados, em vez de apresentados às células T. As células tratadas apresentaram níveis elevados de moléculas MHC-I portadoras de antígenos e dos marcadores de ativação CD40, CD80 e CD86. Elas também liberaram várias proteínas de sinalização imune, incluindo interferon-beta, IL-6, TNF-alfa e IL-12p70.

Os pesquisadores relacionaram esses efeitos a duas vias que atuam em conjunto. O EPS233 ativou o receptor Dectin-2 e sua via de sinalização Syk-CARD9, enquanto o R848 estimulou a via TLR7-MyD88-IRF7. Juntas, elas aumentaram a atividade do interferon do tipo I e melhoraram o processo pelo qual as células dendríticas apresentam antígenos tumorais às células T CD8-positivas. Estudos de expressão gênica também encontraram níveis mais altos de Irf8 e Batf3, que ajudam a produzir a população de células dendríticas especializada na apresentação cruzada.

Em camundongos, as partículas permaneceram próximas ao local da injeção por mais de 120 horas, mas chegaram aos linfonodos próximos em seis horas. Elas foram captadas por células dendríticas, macrófagos e células B, incluindo um subconjunto raro de células dendríticas considerado particularmente eficaz na ativação de células T citotóxicas. Uma mistura dos mesmos ingredientes sem a formação de nanopartículas não produziu resultados equivalentes, sugerindo que a própria estrutura era crucial.

Controle tumoral e terapia de bloqueio de checkpoints

Os camundongos vacinados desenvolveram populações maiores de células T CD8-positivas ativadas e multifuncionais, além de respostas de células T CD4 do tipo Th1, células B de centro germinativo e anticorpos específicos para o antígeno. Em experimentos preventivos com melanoma, os animais submetidos à inoculação de células B16F10-OVA apresentaram peso tumoral aproximadamente 52% menor que os camundongos que receberam os componentes separadamente.

O tratamento também funcionou contra tumores já estabelecidos. Em um modelo terapêutico de melanoma, ele reduziu o volume tumoral médio pela metade em comparação com os controles que receberam apenas um adjuvante. Os tumores continham mais células CD8 e CD4 ativadas que produziam interferon-gama, TNF-alfa e granzima B, além de menos células T reguladoras e células supressoras derivadas da linhagem mieloide. Uma versão que usava o peptídeo GP33 também reduziu os nódulos metastáticos nos pulmões.

Os resultados mais notáveis surgiram quando a vacina foi combinada com a terapia anti-PD-1. Em um modelo ortotópico de melanoma B16F10-GP33, a combinação reduziu o peso tumoral em 98,1% e estendeu a sobrevida mediana para 41 dias, em comparação com 32 dias apenas com anti-PD-1. Em um modelo de metástase pulmonar, a carga tumoral caiu 88,1%, enquanto a sobrevida mediana chegou a 33 dias, contra 25 dias com o tratamento apenas com o anticorpo.

Os pesquisadores sugerem que a vacina pode tornar tumores pouco inflamados mais acessíveis à terapia de bloqueio de checkpoints ao fornecer uma resposta ativa das células T. O estudo continua sendo uma prova de conceito inicial: ele usou antígenos modelo e melanoma em camundongos, em vez de neoantígenos personalizados ou alvos tumorais humanos estabelecidos. Esses testes serão necessários para determinar se um açúcar derivado de probióticos poderá, no futuro, contribuir para uma vacina contra o câncer de uso clínico.