该疫苗的关键成分是由细菌病毒制成的纳米颗粒，经过精心设计，其目标是一种已知在癌症生长和扩散中发挥核心作用的蛋白质。

在小鼠中，该疫苗显着减少了转移性乳腺癌和皮肤癌向肺部的扩散。它还提高了转移性乳腺癌小鼠在手术切除原发肿瘤后的存活率。

由DNA序列组成的肺部插图。放大镜悬停在显示突变变化的DNA序列的一部分上。图片来源：国家癌症研究所

研究结果发表在《美国国家科学院院刊》上。

转移是癌细胞从原发部位迁移到身体其他部位的过程。最近的研究发现S100A9(一种通常由免疫细胞释放的蛋白质)是这一过程中的关键参与者。它的正常作用是调节炎症。

然而，过量的S100A9会像磁铁一样吸引癌细胞，导致它们形成侵袭性肿瘤，并促进它们扩散到其他器官，例如肺部。

由加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院纳米工程学教授NicoleSteinmetz领导的团队开发了一种候选疫苗，可以在S100A9失控时调节其水平。

当皮下注射时，该疫苗刺激小鼠的免疫系统产生针对S100A9的抗体，有效降低蛋白质水平并最大限度地减少癌症肺部转移。该疫苗还增加了具有抗肿瘤特性的免疫刺激蛋白的表达，同时降低了免疫抑制蛋白的水平。

研究第一作者、加州大学圣地亚哥分校生物工程博士YoungHun(Eric)Chung表示：“众所周知，S100A9在肺部形成所谓的转移前生态位，创造一个允许肿瘤播种和生长的免疫抑制环境。”斯坦梅茨实验室的校友。

“通过降低S100A9水平，我们可以有效地抵消这种转移前生态位的形成，从而减少癌细胞对肺部的吸引力并增加其清除率。”

加州大学圣地亚哥分校的创始主任斯坦梅茨说：“这是一种聪明的新疫苗接种方法，因为我们不是针对肿瘤细胞，而是针对肿瘤微环境，从而防止原发肿瘤产生新肿瘤。”纳米免疫工程中心和该大学材料研究科学与工程中心(MRSEC)的共同领导者。

“我们本质上是在改变整个免疫系统，使其更具抗肿瘤能力。”

怎么运行的

该疫苗由一种名为Qbeta的细菌病毒制成的纳米颗粒组成。纳米颗粒从大肠杆菌中生长并分离。随后，一块S100A9蛋白附着在表面。

其工作原理是，Qbeta病毒纳米粒子充当免疫系统的诱饵。这种病毒对动物和人类无害，但免疫细胞将其识别为外来病毒，并激发攻击以寻找病原体。当免疫细胞看到病毒纳米粒子展示出一段S100A9蛋白时，它们会产生抗体来追踪该蛋白。

斯坦梅茨指出，使用抗体的一个优点是它们有助于控制目标蛋白的水平。

“通过这种形式的免疫疗法，我们不一定会消除所有蛋白质，但我们会降低各处的水平，”斯坦梅茨说。

测试候选疫苗

该疫苗在黑色素瘤和三阴性乳腺癌(一种侵袭性且难以治疗的癌症类型)的转移性小鼠模型中进行了测试。首先给健康小鼠注射疫苗，然后通过静脉注射用黑色素瘤或三阴性乳腺癌细胞进行攻击。

与未接种疫苗的小鼠相比，接种疫苗的小鼠肺部肿瘤生长显着减少。在未接种疫苗的小鼠中，注射的癌细胞在全身循环，最终定位在肺部形成转移性肿瘤。

研究人员指出，这种疫苗策略是对抗肿瘤扩散，而不是原发性肿瘤本身。

“虽然S100A9确实在某些原发性肿瘤中过度表达，但它主要表现在转移性疾病和进展中，”Chung说。“该蛋白质参与免疫抑制肿瘤微环境的形成。因此，我们发现我们的疫苗在减少转移方面更有效，而不是在减少原发肿瘤的生长方面更有效。”

另一组实验证明，该疫苗有可能在手术切除原发肿瘤后提供针对癌症转移的保护作用。手术后接受疫苗的患有三阴性乳腺癌肿瘤的小鼠表现出80%的存活率，而未接种疫苗的小鼠术后存活率为30%。

“这些发现与临床最相关，因为它们密切模拟了现实生活中可能发生的情况，”斯坦梅茨说。

“例如，被诊断患有侵袭性癌症的患者接受肿瘤切除手术可能面临复发和肺部转移的风险。我们设想这种疫苗可以在手术后注射，以防止转移性疾病的复发和发展。”

“S100A9是肺部内的一种内源性蛋白质，目前还没有大量数据可以证明当S100A9被废除时会发生什么，”Chung说。

“我们知道S100A9对于清除病原体很重要，未来的研究应该更好地测试降低S100A9水平是否会降低患者抵抗感染的能力，尤其是免疫系统可能较弱的癌症患者。”

未来的工作还将探索该疫苗与其他癌症疗法联合使用时的有效性，旨在提高其针对难以治疗的癌症的疗效。

论文：“针对S100A9的病毒纳米颗粒疫苗可减少肺部肿瘤的种植和转移。”合著者包括加州大学圣地亚哥分校的奥斯卡·A·奥尔特加·里维拉(OscarA.Ortega-Rivera)、布兰妮·A·沃尔卡特(BritneyA.Volckaert)、郑恩庆(EunkeungJung)和赵忠超(ZhongchaoZhu)。

这项工作得到了美国国立卫生研究院(R01-CA224605)的部分支持。

披露：NicoleSteinmetz是MosaicNutritionEngineeringInc.的联合创始人，拥有其股权并拥有经济利益。Steinmetz担任Mosaic的董事、董事会成员、代理首席科学官和付费顾问。斯坦梅茨、年轻的钟洪和奥斯卡。A.Ortega-Rivera已就所展示的作品申请了专利。其他作者声明不存在潜在的利益冲突。

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