Étude sur l’efficacité des vaccins à base de néoantigènes mRNA/DC dans l’immunothérapie anticancéreuse

Contexte académique

L’immunothérapie anticancéreuse est une avancée majeure dans le traitement du cancer ces dernières années, et les vaccins à base de cellules dendritiques (Dendritic Cell, DC) représentent une méthode importante dans ce domaine. Ils ont montré un potentiel pour prolonger la survie de certains patients atteints de cancer avancé. Cependant, malgré leur potentiel théorique, les vaccins DC font face à de nombreux défis dans leur application pratique, tels que la complexité du microenvironnement immunosuppresseur de la tumeur, l’activation insuffisante des DC, le chargement insuffisant en antigènes et la faible affinité des cellules T pour les antigènes associés aux tumeurs (Tumor-Associated Antigens, TAAs). Ces problèmes limitent l’efficacité des vaccins DC, en particulier en Chine, où aucun vaccin DC n’a encore été approuvé.

Récemment, les vaccins anticancéreux personnalisés basés sur les néoantigènes (Neoantigen) sont devenus une nouvelle direction dans l’immunothérapie anticancéreuse. Les néoantigènes sont produits par des protéines mutées dans les cellules tumorales et présentent une spécificité tumorale élevée, ce qui permet d’activer efficacement la réponse immunitaire des cellules T. Avec les progrès technologiques, en particulier le développement du séquençage de nouvelle génération, la production de vaccins anticancéreux personnalisés à base de mRNA est devenue possible. Cependant, la stabilité et l’efficacité de la traduction du mRNA dans les cellules restent des problèmes clés limitant son application. Les peptides pénétrants cellulaires (Cell-Penetrating Peptides, CPPs) émergent comme un système de délivrance biologique efficace pour transporter le mRNA dans les cellules et améliorer sa stabilité et son efficacité de traduction.

Cette étude vise à développer un vaccin mRNA/DC basé sur les néoantigènes et à évaluer son efficacité dans l’immunothérapie anticancéreuse. En utilisant un modèle de cancer du côlon MC38 chez la souris, l’équipe de recherche a exploré les effets immunitaires et antitumoraux de ce vaccin, fournissant une base expérimentale pour optimiser la préparation des vaccins DC et réduire leurs coûts.

Source de l’article

Cet article a été co-écrit par Wenli Zhang, Jiahao Guan, Wenwen Wang, Guo Chen, Li Fan et Zifan Lu, provenant respectivement du Centre de médecine translationnelle de l’Hôpital provincial du Shaanxi, du Centre de laboratoire médical de l’Hôpital provincial du Shaanxi, du Département de médecine préventive militaire de l’Université médicale de l’Armée de l’air, et de l’Hôpital de médecine traditionnelle chinoise de Shouguang. L’article a été publié en ligne le 26 novembre 2024 dans la revue Genes & Immunity, avec le DOI https://doi.org/10.1038/s41435-024-00305-3.

Processus et résultats de la recherche

1. Préparation du mRNA des néoantigènes

L’équipe de recherche a d’abord sélectionné six néoantigènes de classe I MHC (DPAGT, REPS1, PTGFR, OLFR99, JAK1 et TRP53) à partir de la lignée cellulaire de cancer du côlon MC38 chez la souris, et a conçu ces séquences d’antigènes en tandem dans un cadre de lecture ouvert unique. Par transcription in vitro, le mRNA codant pour ces néoantigènes a été préparé. Pour améliorer la stabilité et l’efficacité de la traduction du mRNA, l’équipe a introduit des séquences de β-globine dans les régions non traduites (UTR) 5’ et 3’ du mRNA.

2. Caractérisation des complexes mRNA-RALA

RALA est un peptide pénétrant cellulaire avec une structure hélicoïdale α amphipathique, capable d’envelopper le mRNA en complexes nanométriques par interaction électrostatique. L’équipe a évalué la capacité de liaison de RALA au mRNA par électrophorèse sur gel et analyse du potentiel zêta. Les résultats ont montré qu’avec l’augmentation du rapport RALA/mRNA, le potentiel zêta des complexes augmentait progressivement, indiquant que RALA pouvait efficacement lier et protéger le mRNA contre la dégradation. De plus, les tests CCK-8 ont montré qu’à un rapport RALA/mRNA de 10, la toxicité des complexes sur les cellules DC2.4 était la plus faible, et l’efficacité de transfection était la plus élevée.

3. Absorption du mRNA et expression protéique dans les DC avec des formulations basées sur RALA

L’équipe a utilisé la lignée cellulaire DC2.4 de souris pour évaluer l’efficacité de transfection des complexes mRNA-RALA. Les résultats ont montré qu’à un rapport RALA/mRNA de 10, le niveau d’expression de la protéine fluorescente verte (GFP) dans les cellules DC2.4 était significativement plus élevé que dans le groupe témoin, indiquant que les formulations basées sur RALA pouvaient efficacement promouvoir l’absorption du mRNA et l’expression protéique dans les DC.

4. Activation des DC par les complexes mRNA des néoantigènes

Pour évaluer l’effet des complexes mRNA des néoantigènes sur l’activation des DC, l’équipe a isolé des cellules progénitrices de DC de la moelle osseuse de souris et les a induites à maturité avec GM-CSF, IL-4 et LPS. Les résultats de Western blot et de qPCR ont montré que les niveaux d’expression de CD80, CD86 et MHC II dans les DC matures étaient significativement plus élevés que dans les DC immatures. De plus, l’analyse par cytométrie en flux a montré que les complexes mRNA-RALA des néoantigènes pouvaient significativement augmenter l’expression de CD80, CD86 et MHC II dans les DC, indiquant que ces complexes pouvaient promouvoir l’activation des DC.

5. Effet de délivrance et d’amélioration immunitaire du vaccin mRNA/DC des néoantigènes

L’équipe a isolé des lymphocytes infiltrant les tumeurs (TILs) des tissus tumoraux MC38 de souris et les a cultivés in vitro. Les résultats d’ELISPOT et de cytométrie en flux ont montré que le vaccin mRNA/DC des néoantigènes pouvait significativement induire la prolifération des cellules T CD8⁺ IFN-γ⁺ et CD8⁺ CD137⁺ spécifiques des néoantigènes, indiquant que ce vaccin pouvait activer la réponse immunitaire des cellules T spécifiques des néoantigènes.

6. Effet antitumoral in vivo du vaccin mRNA/DC des néoantigènes

L’équipe a évalué l’effet antitumoral du vaccin mRNA/DC des néoantigènes dans un modèle de cancer du côlon MC38 chez la souris. Les résultats ont montré que le vaccin mRNA/DC des néoantigènes pouvait significativement inhiber la croissance tumorale, et que l’effet antitumoral était encore plus significatif lorsqu’il était utilisé en combinaison avec les TILs. De plus, les résultats de cytométrie en flux et de coloration immunofluorescente ont montré que le vaccin mRNA/DC des néoantigènes pouvait significativement augmenter l’infiltration des cellules T CD8⁺ dans les tissus tumoraux et promouvoir l’apoptose des cellules tumorales.

Conclusion et signification

Cette étude a développé un vaccin mRNA/DC basé sur les néoantigènes et a démontré son efficacité dans l’immunothérapie anticancéreuse. Ce vaccin peut activer efficacement la réponse immunitaire des cellules T, inhiber significativement la croissance tumorale, et montrer un effet antitumoral encore plus significatif lorsqu’il est utilisé en combinaison avec les TILs. Les résultats de cette étude fournissent une base expérimentale pour optimiser la préparation des vaccins DC et réduire leurs coûts, ayant une valeur scientifique et applicative importante.

Points forts de la recherche

1. Sélection des néoantigènes et conception du mRNA : L’équipe de recherche a sélectionné six néoantigènes de classe I MHC à partir de la lignée cellulaire de cancer du côlon MC38 chez la souris et les a conçus en tandem dans un seul mRNA, améliorant l’immunogénicité du vaccin.
2. Développement des formulations basées sur RALA : RALA, en tant que peptide pénétrant cellulaire, peut efficacement délivrer le mRNA dans les DC et améliorer sa stabilité et son efficacité de traduction, offrant une nouvelle approche pour la préparation des vaccins à base de mRNA.
3. Validation des effets antitumoraux in vitro et in vivo : À travers des expériences in vitro et in vivo, l’équipe de recherche a démontré que le vaccin mRNA/DC des néoantigènes peut activer efficacement la réponse immunitaire des cellules T, inhiber significativement la croissance tumorale, et montrer un effet antitumoral encore plus significatif lorsqu’il est utilisé en combinaison avec les TILs.

Autres informations utiles

L’équipe de recherche a également exploré l’effet antitumoral des vaccins mRNA/DC non basés sur les néoantigènes, et les résultats ont montré que l’effet antitumoral des vaccins mRNA/DC des néoantigènes était significativement supérieur à celui des vaccins non basés sur les néoantigènes, soulignant davantage l’importance des néoantigènes dans l’immunothérapie anticancéreuse. Cette étude fournit une base expérimentale importante pour le développement de vaccins anticancéreux personnalisés basés sur les néoantigènes, ouvrant des perspectives d’application prometteuses.